片头网站,2345网址导航手机版下载,祁阳做网站,网站建设 流程4.1知识点导图 处理机调度与死锁相关内容的文字整理#xff1a; 基本准则 资源利用率#xff1a;使系统中的处理机和其他所有资源都尽可能地保持忙碌状态。系统吞吐量#xff1a;单位时间内系统所完成的作业数。公平性#xff1a;使各进程都获得合理的CPU时间#xff0c;而…4.1知识点导图 处理机调度与死锁相关内容的文字整理 基本准则 资源利用率使系统中的处理机和其他所有资源都尽可能地保持忙碌状态。系统吞吐量单位时间内系统所完成的作业数。公平性使各进程都获得合理的CPU时间而不会发生进程饥饿现象。响应时间要尽可能短。周转时间周转时间和带权周转时间要尽可能短。 调度层次 高级调度作业调度。中级调度内存调度。低级调度进程调度。 进程调度方式 非抢占调度方式。抢占调度方式 优先级原则。短进程优先原则。时间片原则。 调度算法 先来先服务按照作业到达的先后次序调度。短作业优先作业越短优先级越高。优先级基于作业的紧迫程度由外部赋予优先级。高响应比优先响应比 (等待时间 要求服务时间) / 要求服务时间。轮转就绪队列上的每个进程每次仅运行一个时间片。多级反馈队列划分多个就绪队列不同队列的优先级不同。 死锁 死锁产生的原因竞争资源进程推进顺序非法。死锁产生的必要条件 互斥条件。请求和保持条件。不可抢占条件。循环等待条件。 死锁预防 抛弃“请求和保持”条件。抛弃“不可抢占”条件。抛弃“循环等待”条件。 死锁避免 利用银行家算法避免死锁。 死锁的处理方法 检测死锁保存有关资源的请求和分配信息提供一种算法利用上述信息检测系统是否已进入死锁状态。解除死锁 抢占资源。终止死锁进程。 4.2调度类型与准则
【本章学习目标】
1了解实时调度死锁的检测和与解除。
2理解处理机调度的层次和调度算法的目标进程调度的机制和方式死锁产生的原因。
3掌握常用的进程调度算法死锁产生的必要条件和处理方法银行家算法的实现。
【本节知识点】
在多道程序环境下进程的数目往往大于处理机的数目致使进程争抢处理机。这就要求系统按照某种算法动态地分配处理机使进程顺利运行分配处理机的任务由进程调度程序完成。
1三级调度对于进程的执行操作系统必须进行3种类型的调度策略。高级调度确定何时允许一个新进程进入系统中级调度完成的是内存、外存之间的对换低级调度确定哪个处于就绪状态的进程可以得到处理机二运行。
2进程调度方式 可剥夺方式抢占方式当一个进程正在处理机上运行若有更较高优先级的进程需要进行处理则立即暂停正在执行的进程将处理机分配给这个更为重要或紧迫的进程。 不可剥夺方式非抢占式当一个进程正在处理机上运行若有更高优先级的进程进入就绪队列仍然让正在执行的进程继续执行直到该进程主动让出处理机或结束再将处理机分配给更高优先级的进程。
3调度性能的评价由“平均周转时间”和“平均带权周转时间”来衡量。 周转时间完成时间-到达系统时间 带权周转时间周转时间/有效运行时间 【章节测试】
一. 单选题共4题 【单选题】 设有4个作业同时到达每个作业执行时间是2min,它们在一台处理机按单道方式运行则平均周转时间为 。 A、1minB、5minC、2.5minD、8min正确答案 B解析 单道方式运行意味着一次只能运行一个作业。4个作业的总执行时间是8分钟平均周转时间是总执行时间除以作业数即8min / 4 2min。但这里的平均周转时间实际上是指从第一个作业到达开始到最后一个作业完成的总时间除以作业数即(0246)min / 4 5min。 【单选题】 作业从提交到完成的时间间隔称为作业的 。 A、周转时间B、响应时间C、等待时间D、运行时间正确答案 A解析 周转时间是指从作业提交到作业完成的总时间间隔包括等待时间、运行时间等。 【单选题】 下面选择调度算法的准则中不正确的是 。 A、尽快响应交互式用户的请求B、尽量提高处理机的利用率C、尽可能提高系统的吞吐量D、尽量增加进程的等待时间正确答案 D解析 调度算法的目标之一是减少进程的等待时间以提高效率和响应速度。 【单选题】 下面 说法是对可剥夺系统的正确描述。 A、时间片轮转法是一种可剥夺式调度B、进程因等待某一事件而引起系统调度是一种可剥夺式调度C、实时系统采用可剥夺式调度D、优先级低的进程放弃CPU让优先级高的进程运行正确答案 D解析 可剥夺式调度是指当一个更高优先级的进程准备好时当前运行的进程可以被剥夺CPU。选项D描述了可剥夺式调度的一个典型场景。
二. 判断题共3题 【判断题】 当进程调度程序未能选中一个进程时就绪队列和阻塞队列一定为空。 正确答案 错解析 进程调度程序未能选中一个进程可能是因为所有进程都在阻塞队列中等待资源此时就绪队列可能为空但阻塞队列不一定为空。 【判断题】 当进程调度程序未能选中一个进程时就绪队列一定为空。 正确答案 对解析 如果就绪队列不为空调度程序总能从中选择一个进程来执行。 【判断题】 在分时系统中当用户数一定时影响响应时间的主要因素是时间片。 正确答案 对解析 时间片的大小直接影响了进程的响应时间较小的时间片可以提供更快的响应但可能会增加上下文切换的开销。 4.3调度算法
【本节知识点】
调度算法的好与否直接影响系统的性能因此操作系统的研究者开发了许多调度算法在一个实际的操作系统中可以根据需要和实现的复杂度考虑使用何种调度算法。
1先来先服务FCFS调度算法按照进程进入就绪队列的先后次序来分配处理机。该算法采用不可剥夺方式对短进程不利。适用于批处理系统在其他类型的操作系统中一般作为一种辅助的调度算法使用。
2短进程优先SPN调度算法选择就绪队列中估计运行时间最短的进程分配处理机。该算法一般采用不可剥夺方式适用于批处理系统。它能有效地缩短进程的平均周转时间提高系统的吞吐量但不利于长进程或紧急进程。
3优先权Priority)调度算法最常用的调度算法选择就绪队列中优先权最高的进程分配处理机。可采用可剥夺方式也可采用不可剥夺方式。 静态优先权依据进程的类型、请求资源的情况、估计运行时间等因素在进程创建时确定优先权在进行整个运行期间不再改变。 动态优先权创建进程时确定初始先权在进程运行过程中根据进程已占用处理机时间、等待时间等因素动态调整进程优先权。
4响应比高者优先HRRN调度算法动态计算进程的响应比选择响应比高的进程分配处理机。 响应比等待时间运行时间/ 运行时间
5时间片轮转RR算法依次给就绪队列中的每个进程分配一定的时间时间片当执行完一个时间片后进行如果没结束就重新回到就绪队列尾部排队等待下一轮调度。时间片的大小受当前用户数和响应时间要求等因素的影响。该算法是分时系统采用的主要调度算法。
6多级反馈队列MFQ调度算法均衡考虑各种因素进行进程调度的一种算法。 设置多个就绪队列第一个就绪队列的优先级最高其余就绪队列优先级依次降低。优先级越高的队列中进程获得的时间片越短。 新进程进入第一个就绪队列按先来先服务原则调度若在给定的一个时间片内执行没结束就进入第二个就绪队列如此类推在最后一个就绪队列中采用时间片轮转法调度。 仅当第1到第i-1个队列空闲时调度程序才调度第i个队列中的进程。
【章节测试】
一. 单选题共8题 【单选题】既考虑进程的等待时间又考虑进程执行时间的调度算法是 。 A. 响应比高者优先 B. 短进程优先 C. 最短剩余时间优先 D. 先来先服务 正确答案A 解析 响应比高者优先调度算法综合考虑了进程的等待时间和执行时间。响应比是等待时间与执行时间之和除以执行时间因此该算法能够平衡长等待时间和短执行时间的进程. 【单选题】下述 调度算法要事先估计进程的运行时间。 A. 响应比高者优先 B. 短进程优先 C. 优先级调度 D. 先来先服务 正确答案B 解析 短进程优先调度算法需要事先估计进程的运行时间以便根据进程的执行时间长短进行调度优先调度执行时间短的进程. 【单选题】如果所有进程同时到达下述 算法使进程的平均周转时间最短。 A. 响应比高者优先 B. 短进程优先 C. 优先级调度 D. 先来先服务 正确答案B 解析 短进程优先调度算法在所有进程同时到达的情况下能够使进程的平均周转时间最短。因为它优先调度执行时间短的进程从而减少了其他进程的等待时间. 【单选题】下述 调度算法适用分时系统。 A. 时间片轮转 B. 短进程优先 C. 优先级调度 D. 先来先服务 正确答案A 解析 时间片轮转调度算法适用于分时系统因为它通过为每个进程分配一个固定的时间片使得多个进程能够交替运行从而提高了系统的响应性. 【单选题】下列关于优先级设定的说法 正确。 A. 用户进程的优先级应高于系统进程的优先级 B. 资源要求多的进程的优先级应高于资源要求少的进程的优先级 C. 随着进程的执行时间的增加进程的优先级应降低 D. 随着进程的执行时间的增加进程的优先级应提高 正确答案C 解析 随着进程的执行时间的增加进程的优先级应降低。这是因为长时间运行的进程可能已经得到了足够的CPU时间降低其优先级可以让其他进程有机会运行从而提高系统的公平性. 【单选题】响应比高者优先作业调度算法除了考虑进程在CPU上的运行时间还考虑 因素。 A. 输入时间 B. 完成时间 C. 周转时间 D. 等待时间 正确答案D 解析 响应比高者优先调度算法不仅考虑进程在CPU上的运行时间还考虑进程的等待时间。响应比是等待时间与运行时间之和除以运行时间因此该算法能够平衡长等待时间和短运行时间的进程. 【单选题】设有3个作业它们到达系统的时间和执行时间如下表。它们在一台处理机上按单道运行并采用短作业优先调度算法则3个作业的执行次序是 。 作业名到达时间执行时间J18:002小时J28:001小时J38:300.2小时A. J1、J2、J3 B. J2、J3、J1 C. J3、J2、J1 D. J2、J1、J3 正确答案B 解析 短作业优先调度算法根据作业的执行时间进行调度优先执行执行时间短的作业。在本例中J2的执行时间最短其次是J3最后是J1因此执行次序为J2、J3、J1. 【单选题】下述 调度算法有利于CPU繁忙的进程而不利于I/O繁忙的进程。 A. 时间片轮转法 B. 短进程优先 C. 优先级调度 D. 先来先服务 正确答案D 解析 先来先服务调度算法按照进程到达的顺序进行调度有利于CPU繁忙的进程因为这些进程通常会连续占用CPU。而I/O繁忙的进程在I/O操作期间会释放CPU因此不利于它们的调度.
二. 判断题共2题 【判断题】在分时系统中当用户数一定时影响响应时间的主要因素是时间片。 正确答案对 解析 在分时系统中时间片的大小直接影响系统的响应时间。较小的时间片可以提高系统的响应性因为进程能够更频繁地获得CPU时间但同时也可能导致系统开销增加. 【判断题】多级反馈队列属于不可剥夺调度算法只有一个进程运行完毕时其他进程才可运行。 正确答案错 解析 多级反馈队列属于可剥夺调度算法。它通过设置多个队列和不同的时间片根据进程的行为动态调整其优先级和队列位置允许进程在运行过程中被抢占从而提高系统的响应性和公平性.
4.4死锁的基本概念
【本节知识点】
1死锁一组竞争系统资源或相互通信的进程相互的永久阻塞。若无外力作用这组进程将永远不能继续执行。处理死锁的方法通常有预防、避免、检测和解除。
2产生死锁的原因系统资源不足进程推进顺序非法。
3产生死锁的四个必要条件 互斥进程竞争的资源是临界资源。 请求与保持进程因请求新的资源被阻塞同时不释放已分配到的资源。 不可剥夺进程没使用完资源之前不能被其他进程强行剥夺。 环路一组进程对资源的请求和等待形成循环。
【章节测试】
一. 单选题共4题 【单选题】若系统中有8台绘台仪有多个进程均需要使用两台规定每一个进程一次允许申请一台则至多允许多少个进程参与竞争则不会发生死锁。 A. 5 B. 6 C. 7 D. 8 正确答案C 解析 为了避免死锁必须确保在最坏情况下每个进程都能获得其所需的资源。假设每个进程最多需要2台绘台仪且每次只能申请1台。如果有7个进程参与竞争最坏情况下每个进程都申请了1台绘台仪此时还剩下1台绘台仪。此时任何一个进程都可以获得其所需的第二台绘台仪从而完成任务并释放资源不会发生死锁。但如果超过7个进程就有可能出现每个进程都申请了1台绘台仪但无法获得第二台绘台仪的情况从而导致死锁. 【单选题】产生系统死锁的原因可能是 。 A. 一个进程死循环 B. 多个进程竞争资源出现了循环等待 C. 进程释放资源 D. 多个进程竞争共享型设备 正确答案B 解析 死锁是由于多个进程竞争资源并出现循环等待的情况所导致的。在这种情况下每个进程都在等待其他进程释放资源但由于资源的分配形成了一个循环等待链导致所有进程都无法继续执行. 【单选题】以下关于死锁的叙述 是正确的。 A. 死锁的产生只与资源的分配策略有关 B. 死锁的产生只与并发进程的执行速度有关 C. 死锁是一种僵持状态发生时系统任何进程都无法继续执行 D. 竞争互斥资源是进程产生死锁的根本原因 正确答案D 解析 死锁的根本原因是多个进程竞争互斥资源并且这些资源的分配形成了循环等待。虽然资源的分配策略和进程的执行速度也会影响死锁的发生但竞争互斥资源是导致死锁的根本原因. 【单选题】关于死锁的现象描述正确的是 。 A. 多个进程共享某一资源 B. 多个进程竞争某一资源 C. 每个进程等待着某个不可能得到的资源 D. 每个进程等待着某个可能得到的资源 正确答案C 解析 在死锁状态下每个进程都在等待某个不可能得到的资源因为这些资源已经被其他进程占用并且这些进程也在等待其他资源形成了一个循环等待链导致所有进程都无法继续执行.
二. 判断题共5题 【判断题】死锁只发生在相互竞争资源的进程之间。 正确答案对 解析 死锁是由于多个进程竞争资源并出现循环等待的情况所导致的因此只发生在相互竞争资源的进程之间. 【判断题】锁死是指系统中所有进程都处于阻塞状态。 正确答案错 解析 锁死死锁是指一组进程因竞争资源而相互等待导致这些进程都无法继续执行。系统中可能存在其他进程仍然正常运行因此锁死并不意味着所有进程都处于阻塞状态. 【判断题】死锁的多个进程之间竞争资源或彼此通信而引起的一种临时性的阻塞现象。 正确答案错 解析 死锁是一种长期的阻塞现象而不是临时性的。一旦发生死锁除非采取措施解除否则这些进程将无法继续执行. 【判断题】死锁的发生不仅与资源分配策略有关还与并发进程的执行速度有关。 正确答案对 解析 死锁的发生确实与资源分配策略有关但并发进程的执行速度也会影响死锁的发生。例如进程的执行速度不同可能导致资源的分配顺序发生变化从而影响死锁的形成. 【判断题】当进程数大于资源数时进程竞争资源也不一定会产生死锁。 正确答案对 解析 进程数大于资源数时进程竞争资源可能会导致死锁但不一定会发生死锁。死锁的发生还取决于进程的资源申请顺序和资源的分配策略等因素.
三. 填空题共3题 【填空题】产生死锁的原因是 和 。 正确答案 第一空资源不足资源竞争系统资源不足资源的竞争竞争资源第二空进程推进顺序非法进程推进顺序不当解析 死锁的产生主要是由于资源不足或资源竞争以及进程推进顺序不当或非法导致的. 【填空题】解决死锁通常采用预防避免检测和解除等方法其中银行家算法属于 资源的有序分配属于 剥夺资源属于 。 正确答案 第一空避免死锁的方法避免死锁避免第二空预防死锁的方法预防死锁预防第三空解除死锁的方法解除死锁解除解析 银行家算法是一种避免死锁的方法通过在分配资源前进行安全性检查来避免死锁的发生。资源的有序分配是一种预防死锁的方法通过规定资源的申请顺序来避免循环等待。剥夺资源是一种解除死锁的方法通过从某些进程中强制收回资源并分配给其他进程来解除死锁. 【填空题】产生死锁的4个必要条件是 )、 、 和环路条件。 正确答案 第一空互斥互斥条件第二空请求与保持请求和保持请求和保持条件请求与保持条件第三空不可剥夺不可剥夺条件不可抢占不可抢占条件不剥夺解析 产生死锁的四个必要条件是互斥条件、请求与保持条件、不可剥夺条件和环路条件。只有当这四个条件同时满足时才会发生死锁.
4.5死锁的预防与避免
1预防死锁通过破坏产生死锁的必要条件来实现。 互斥是资源本身固有的属性不可破坏。 资源的分配采取预先静态分配方法可破坏请求与保持条件。 指定可剥夺策略若进程请求新的资源不能被满足必须释放已获得的资源。该策略可破坏不可剥夺条件。 采用资源有序分配方法可破坏环路条件。
2避免死锁银行家算法是具有代表性的避免死锁的算法。 银行家算法思想进程发出资源请求后系统按以下步骤检查 检查进程请求资源数Request和已获得的资源Allocation之和是否超过其最大需求数Need若超过系统出错。 检查进程请求资源数Request是否小于系统当前可分配资源数Available。若超过系统不能满足请求进程等待。 系统预分配进程所请求的资源启用安全检查算法检测系统是否处于安全状态若安全则实际分配如不安全则撤销预分配。
【章节测试】
一. 单选题共4题 【单选题】采用有序分配资源的策略可以破坏产生死锁的 。 A. 互斥条件 B. 请求与保持条件 C. 不可剥夺条件 D. 环路条件 正确答案D 解析 有序分配资源的策略通过规定资源的申请顺序使得资源分配图中不可能形成环路从而破坏了产生死锁的环路条件。环路条件是死锁发生的必要条件之一因此通过有序分配资源可以有效预防死锁的发生. 【单选题】以下解决死锁的方法中属于预防策略的是 。 A. 化简资源分配图 B. 银行家算法 C. 资源的有序分配 D. 死锁检测法 正确答案C 解析 预防死锁的策略是在系统设计阶段就采取措施防止死锁的发生。资源的有序分配是一种预防策略通过规定资源的申请顺序避免循环等待的发生从而预防死锁。化简资源分配图和死锁检测法属于检测策略银行家算法属于避免策略. 【单选题】预防死锁不可以去掉以下 条件。 A. 互斥 B. 请求与保持 C. 不可剥夺 D. 环路 正确答案A 解析 在大多数情况下资源的互斥条件是无法去掉的因为许多资源在使用时必须是互斥的以保证数据的一致性和系统的稳定性。因此预防死锁通常只能通过消除其他条件如请求与保持条件、不可剥夺条件或环路条件而不能去掉互斥条件. 【单选题】以下关于安全状态的说法 正确。 A. 安全状态时没有死锁的状态非安全状态时有死锁的状态。 B. 安全状态是可能有死锁的状态非安全状态也是可能有死锁的状态 C. 安全状态是可能有死锁的状态非安全状态是有死锁的状态 D. 安全状态是没有死锁的状态非安全状态是可能有死锁的状态 正确答案D 解析 安全状态是指系统能够按照某种顺序执行所有进程而不会发生死锁的状态。在安全状态下系统没有死锁。非安全状态是指系统可能无法找到一个安全的执行顺序从而可能产生死锁的状态。因此安全状态是没有死锁的状态非安全状态是可能有死锁的状态.
二. 判断题共2题 【判断题】当系统处于不安全状态时就一定会产生死锁。 正确答案错 解析 不安全状态是指系统可能无法找到一个安全的执行顺序从而可能产生死锁的状态。然而处于不安全状态并不意味着一定会发生死锁因为进程的执行顺序和资源的申请情况可能会影响死锁的发生。系统在不安全状态下仍然有可能避免死锁的发生. 【判断题】银行家算法是一种检测死锁的算法。 正确答案错 解析 银行家算法是一种避免死锁的算法而不是检测死锁的算法。它通过在分配资源前进行安全性检查确保系统始终处于安全状态从而避免死锁的发生。死锁检测算法是在死锁已经发生或可能发生时检测系统是否存在死锁的算法.
三. 填空题共1题 【填空题】资源预先静态分配方法和资源有序分配方法分别破坏了产生死锁的 条件和 )条件。 正确答案 第一空请求与保持第二空环路解析 资源预先静态分配方法通过在进程开始执行前分配所有所需的资源使得进程在执行过程中不再请求额外的资源从而破坏了请求与保持条件。资源有序分配方法通过规定资源的申请顺序避免了资源分配图中形成环路从而破坏了环路条件.
4.6死锁的检测与解除
【本节知识点】
1资源分配图描述进程和资源之间申请和分配关系的有向图。
2资源分配图用于死锁检测当且仅当系统中资源分配图不可完全简化的时候系统处于死锁状态。
3解除死锁一旦检测到系统出现死锁就要解除死锁。一般有两种方法 剥夺某些进程的资源 撤销某些进程
【章节测试】
【单选题】以下 方法可以解除死锁。
A. 挂起进程
B. 剥夺资源
C. 提高进程优先级
D. 降低进程优先级
正确答案B
解析死锁是指多个进程在执行过程中因争夺资源而造成的一种僵局当进程处于这种状态时若无外力作用它们都将无法向前推进。解除死锁的方法之一是剥夺资源即从引起死锁的进程中强制收回一些资源然后将这些资源分配给其他进程从而打破死锁状态。其他选项如挂起进程、提高或降低进程优先级并不能直接解除死锁因为它们没有解决资源的分配问题。
