搜索
处理机调度与死锁1.高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？（1）高级调度的主要任务是决定把外在上处于后备队列中的哪些作业调入内存中，并为他们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列中，准备执行。（2）低级调度的主要任务是决定把就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的的主要目的是为了提高系统的吞吐量和内存的利用率。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为挂起状态或就绪驻外存状态。当这些进程又具备运行的条件时，且内存有空档时，由中级调度决定，将外存上哪些又重新具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。2.何谓作业、作业步和作业流？（1）作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和数据而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调入内存的。（2）作业步，通常，在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立，又相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，我们把其中的每一个加工步骤称为一个作业步。（3）作业流，若干个作业进入系统后，被依次放在外存上，这便形成了输入的作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进行处理，于是便形成了处理作业流。3.在什么情况下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？（1）JCB是作业在系统中存在的标志，其中保存了系统对作业进行管理和调度所需要的全部信息。每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个JCB，根据作业类型将它插入相应的后备队列中。作业调度程序依据一定的调度算法来调度它们，被调度到的作业将会装入内存。在作业运行期间，系统就按照JCB中的信息对作业进行控制。当一个作业执行结束时进入完成状态时，系统负责回收分配给它的资源，撤消它的作业控制块。（作业进入系统时，系统根据JCB对作业进行调度，作业运行时，系统根据JCB对作业进行控制。）（2）包含的内容有：作业标识，用户名称，作业类型，作业状态，调度信息，资源需求，进入系统时间，开始处理时间，作业完成时间，作业退出时间，资源使用情况等。4.在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？（1）作业调度每次要接纳多少个作业进入内存，取决于多道程序度，即允许多少个作业同时在内存中运行。（2）应将哪些作业从外存调入内存，这将取决于所采用的调度算法。先来先服务调度算法，短作业优先调度算法等。5.试说明低级度的功能？（1）低级调度也稀称为进程调度或短程调度，它所调度的对象是进程。进程调度是最基本的一种调度。（2）低级调度用于决定将就绪队列中的哪个进程应获得处理要，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。（3）主要功能如下：1：保存处理机的现场信息。2：按某种算法选取进程。3：把处理器分配给进程。6.在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？1：优先权原则。2：短作业（进程）优先原则。3：时间片原则。7.在选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？（1）面向用户的准则1：周转时间短。2：响应时间快。3：截止时间的保证。4：优先权准则。（2）面向系统的准则。1：系统吞吐量高。2：处理机利用率好。3：各类资源的平衡利用。8.在批处理系统、从分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？（1）批处理系统：1：短作业优先调度算法。2：高响应优先调度算法。3：多级反馈队列调度算法。4：高优先权优先调度算法。（2）分时系统：1：基于时间片轮转调度算法。（3）实时系统：1：最早截止时间优先即EDF算法。2：最低松弛度优先即LLF算法。9.何谓静态和动态优先级？确定静态优先级的依据是什么？（1）静态优先级：静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间是保持不变的。（2）动态优先级：动态优先权是指在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待的时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。（3）确定静态优先级的依据有：1：进程类型。2：进程对资源的需求。1：用户要求。10.试比较FCFS和SPF两种进程调度的算法。（1）FCFS：先来先服务调度算法。1：比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。2：比较有利于CPU繁忙型作业（进程），而不利于I/O繁忙型作业（进程）。（2）SPF：短作业（进程）优先调度算法。1：能有效降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量。2：不利于长作业。3：未完全考虑作业的紧迫度，不能保证紧迫性的作业（进程）会被及时处理。4：由于作业（进程）的长短只是根据用户所提供的估计执行时间而定的，而用户又可能有意或无意地缩短其作业的估计运行时间，致使该算法不一定能真正做到短作业优先调度。11.在时间片轮转法中，应如何确定时间片的大小?(1)一个较为可取的大小是：时间片略大于一次典型交互所需要的时间，这样可使大多数进程在一个时间片内完成。(2)时间片轮转法的基本原理：系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片，当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的队尾；然后再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。12.通过一个例子来说明通常的优先级调度算法不能适用于实时系统?（1）在实时系统中，硬实时任务和软实时任务都联系着一个截止时间。为保证系统能正常工作，实时调度必须满足实时任务对截止时间的要求，为此，优先级调度算法不能适用于实时系统。13.为什么说多级反馈队列调度算法能较好地满足各方面用户的需要?多级反馈队列调度算法具有比较好的性能，能很好地满足各种类型用户的需要。（1）对于终端型作业用户，由于终端型作业用户所提交大多属于交互型作业，作业通常比较小，系统能使这些作业（进程）在第一队列所规定的时间片完成，使终端型作业用户都感到满意。（2）对于短批处理作业用户，开始时像终端型作业一样，如果在第一队列中执行一个时间片可以完成，便可获得与终端型作业一样的响应时间。对于稍长的作业，通常也只需在第二队列或第三队列各执行一个时间片即可完成，其周转时间仍然较短。（3）对于长批处理作业用户，对于长作业，它将依次在1，2，……，n个队列中运行，然后再按轮转方式运行，用户不必担心其作业长期得不到处理。14.为什么在实时系统中，要求系统（尤其是CPU）具有较强的处理能力?（1）在实时系统中，通常都有着多个实时任务，实时任务对截止时间有着严格的要求。若处理机的处理能力不够强，则有可能因处理机忙不过来而使某些任务不能得到及时处理，从而导致发生难以预料的后果。15.按调度方式可将实时调度算法分为哪几种？按调度方式可将实时调度算法分为两大类，四小类（1）非抢占式调度算法：1：非抢占式轮转调度算法。2：非抢占式优先调度算法。（2）抢占式调度算法：1：基于时钟中断的抢占式优先权调度算法。2：立即抢占的优先权调度算法。16.什么是最早截止时间优先调度算法？举例说明之。（1）该算法要求在系统中保持一个实时任务就绪队列，该队列按各任务截止时间的早晚排序；当然，具有最早截止时间的任务排在队列的最前面。调度程序选择任务时，总是选择就绪队列中的第一个任务，为之分配处理机，使之投入运行。最早截止时间优先算法既可用于抢占式调度，也可用于非抢占式调度方式。（2）有4个非周期任务，它们先后到达。系统首先调度任务1执行，在任务1执行期间，任务2、3又先后到达。由于任务3的开始截止时间早于任务2，故系统在任务1后将调度任务3执行。在此期间又到达任务4，其开始截止时间仍是早于任务2，故在任务3执行完后，系统又调度任务4执行，最后才调度任务2执行。134217.什么是最低松弛度优先调度算法？举例说明之。（1）该算法要求系统中有一个按松弛度排序的实时任务就绪队列，松弛度最低的任务排在队列的最前面，调度程序总是选择就绪队列中的队首任务执行。（2）例如：一个任务在200ms时必须完成，而它本身所需的运行时间就有100ms，因此，调度程序必须在100ms之前调度执行，该任务的紧急程序（松弛程序）为100ms。又如，另一个任务在400ms时必须完成，它本身的运行时间150ms，则其松弛程度为250ms。故任务一排在就绪队列的队首。18.何谓死锁？产生死锁的原因和必要条件是什么？(1)所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都无法向前推进。(2)产生死锁的原因可归结为如下两点：1：竞争资源。当系统中供多个进程共享的资源如打印机、公用队列等，其数目不足满足诸进程的需要时，会引起诸进程对资源的竞争而产生死锁。2：进程间推进顺序非法。进程在运行过程中，请求和释放资源的顺序不当，也同样会导致产生进程死锁。（3）死锁发生必须具备的四个必要条件1：互斥条件。2：请求和保持条件。3：不剥夺条件。4：环路等待条件。19.在解决死锁问题的几个方法中，哪种方法最易于实现？哪种方法使资源的利用率最高？（1）预防死锁。这是一种较简单和直观的事先预防的方法。该方法是通过设置某些限制条件，去破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或多个，来预防死锁。预防死锁是一种较易实现的方法，已被广泛使用。但由于所施加的限制条件往往太严格，因而会导致系统资源利用率和系统吞吐量降低。（2）避免死锁。该方法同样是属于事先预防的策略，但它并不须采取各种限制条件措施去破坏产生死锁的四个必要条件，从而避免发生死锁。这种方法只需事先施加较弱的限制条件，便可获得较高的资源利用率及系统吞吐量。20.请详细说明可通过哪些途径预防死锁。（1）摒弃“请求和保持”条件。在采用这种方法时，系统规定所有进程在开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源。此时，若系统有足够的资源分配给某进程，便可把其需要的所有资源分配给该进程，这样，该进程在整个运行过程便不会再提出资源要求，从而摒弃了请求条件。但在分配资源时，只要有一种资源不能满足某进程的要求，即使其它所需要的资源都空闲，也不分配给该进程，而让该进程等待。由于在该进程等待期间，它并未占用任何资源，因而也摒弃了保持条件，从而也可以避免死锁。（2）摒弃“不剥夺”条件。在采用这种方法时系统规定，进程是逐个地提出对资源的要求的。当一个已经保持某些资源的进程，再提出新资源请求而不能立即得到满足时，必须释放已经保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请求。这意味着某一进程已经占有的资源，在运行过程中会被暂时地释放掉，也可认为是被剥夺了，从而摒弃了“不剥夺”条件。（3）摒弃“环路等待”条件。这种方法规定，系统将所有的资源按类型进行线性排除，并赋予不同的序号。例如，令输入机的序号为1，打印机的序号为2，磁带机的序号为3，磁盘的序号为4.所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出，这样，在所形成的资源分配图中，不可能再出现环路，因而摒弃了“环路等待”条件。21.在银行家算法的例子中，如果P0发出的请求向量由Request(0,2,0)改为Request(0,1,0)，问系统可否将资源分配给它？（1）能（2）request0(0,1,0)≤need0(7,4,3);request0(0,1,0)≤available(2,3,0);系统暂时先假定可为P0分配资源，并修改有关数据，如下所示：allocationneedavailableABCABCABCP0020733220P1302020P2302600P3211011P4002431存在一个安全序列{P1,P3,P0,P2,P4}，故系统是安全的，可以分配资源。22.在银行家算法中，若出现下述资源分配情况：ProcessAllocationNeedAvailableP0003200121622P110001750P213542356P303320652P40014