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计算机操作课件

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这是计算机操作课件,关于处理机调度与死锁,包括了处理机调度的层次,调度队列模型和调度准则,调度算法,实时调度,产生死锁的原因和必要条件,预防死锁的方法,死锁的检测和解除等,欢迎点击下载。

第三章    处理机调度与死锁
第一节  处理机调度的层次
第二节  调度队列模型和调度准则
第三节  调度算法
第四节  实时调度
第五节  产生死锁的原因和必要条件
第六节  预防死锁的方法
第七节  死锁的检测和解除
3.1 处理机调度的层次
高级调度
低级调度
中级调度
3.1.1、高级调度
高级调度(作业调度/ 长程调度)
决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存。
调度对象:作业
2、作业控制块 ( JCB )
JCB:保存了系统对作业进行管理和调度所需的全部信息。作业在系统中存在的标志。
JCB包含的内容有:作业标识、用户名称、用户账号、作业类型、作业状态、调度信息、资源需求、时间信息、资源使用情况等。
JCB的创建和回收
3、高级调度(作业 / 长程 / 接纳调度)
概念:决定把外存上处于后备队列中的哪些作业调入内存,并为它们创建进程、分配必要的资源,准备执行。
多用于批处理系统
每次调度时要考虑:
    (1)接纳多少作业:取决于多道程序度
    (2)接纳哪些作业:取决于调度算法
作业调度运行频率低,几分钟一次
3.2、调度队列模型
调度队列模型
选择调度方式和调度算法的若干准则
3.2.1、调度队列模型
3.2.2、选择调度方式和算法的选择准则
1、面向用户的准则
(1)周转时间短——评价批处理系统
   周转时间:是指从作业被提交系统开始,到作业完成为止的这段时间间隔。
3.3  调度算法
先来先服务和短作业(进程)优先调度算法
高优先权先调度算法
基于时间片的轮转调度算法
3.2.1、先来先服务和短作业(进程)优先调度算法
1、先来先服务(FCFS)调度算法
可用于作业调度和进程调度
用于作业调度:
每次从后备作业队列中选择最先进入的作业,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后挂到就绪进程队列上。
用于进程调度:
每次从就绪进程队列中选择最先进入的进程,为之分配处理机,使之投入运行。
直到运行完成进程才会让出处理机--非抢占式。
有利于长作业,而不利于短作业。
2、短作业 / 进程优先(SJF/SPF)
短作业优先(SJF)
从后备队列中选择估计运行时间最短的作业,调入内存运行。
短进程优先(SPF)
从就绪队列中选出估计运行时间最短的进程,将处理机分配给它,使它立即执行。
直到运行完成进程才会让出处理机--非抢占式。
缺点:
对长作业不利,有可能长期不被调度;
完全没考虑作业的紧迫程度(某些特殊的);
用户做出的估计时间带有很大的主观性。
3.3.2、高优先权先调度算法
既能用于作业调度,也可用于进程调度。
作业调度:从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。
进程调度:把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程
两种占用CPU的方式:非抢占式优先权算法
                                             抢占式优先权算法
非抢占式优先权算法
系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后,该进程就一直执行下去,直至完成;或因发生某事件使该进程放弃处理机时,系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。
主要用于批处理系统
抢占式优先权算法
新的就绪进程i,优先权Pi。正在执行的进程j,优先权Pj。若Pi<=Pj,原进程j继续执行。若Pi>Pj,做进程切换。新进程i执行。
优点:能更好的满足紧迫作业的要求。主要用于比较严格的实时系统。
3.3.3、基于时间片的轮转调度算法
2、多级反馈队列调度算法
       原理:
设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级和不同长度的时间片;
新创建的进程挂到第一优先级的队列后,然后按 FCFS 原则排队等待调度。当轮到其执行时,如它能在时间片内完成,便撤离系统;如果不能完成,便被挂入第二级队列后,……,最后一级队列采用时间片轮转法;
仅当第一级队列空闲时,调度程序才调度第二级队列中的进程运行,依次类推……;新进程可抢占低级进程的处理机。
3.3.4、基于公平原则的调度算法
3.4  实时调度
实现实时调度的基本概念和条件
实时调度算法的分类
常见的几种实时调度算法
常用的几种实时调度算法
3.5  产生死锁的原因和必要条件
产生死锁的原因
产生死锁的必要条件
处理死锁的基本方法
3.5.1、产生死锁的原因
一、死锁(Deadlock)定义:
死锁是指两个或两个以上的进程在运行过程中,因争夺资源而造成的一种互相等待(谁也无法再继续推进)的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。
1、竞争资源引起进程死锁
      1.1 资源的两种分类:
3.5.2、产生死锁的必要条件
1、互斥条件
一个资源一次只能被一个进程使用。
2、请求和保持条件(部分分配)
保留已经得到的资源,还要求其它的资源。
3、不可抢占条件
资源只能被占有者释放,不能被其它进程强行抢占。
4、循环等待条件(循环等待)
系统中的进程形成了环形的资源请求链。
3.5.3、处理死锁的基本方法
(1)预防死锁
(2)避免死锁
(3)检测死锁
(4)解除死锁
3.6  预防死锁的方法
预防死锁
系统安全状态
利用银行家算法避免死锁
3.6.1、预防死锁
一、预防死锁的实质:
通过设置某些限制条件,预防发生死锁。
二、预防死锁的方法:
           “互斥条件”——由资源的性质决定。
1、摒弃“请求和保持”条件
在开始运行前(创建时),一次性分配给进程它所需的“全部”资源。
简单易实现,安全性高;资源浪费。
2、摒弃“不可抢占”条件
当进程有新的资源请求时,如果得不到满足,要先释放原先占有的资源,待以后重新申请。
等价于此进程“被剥夺”了已经占有的资源。
3、摒弃“循环等待”条件
把系统资源按类型排序,进程要按照资源的序号递增的次序提出资源申请。
较上述两种方法的综合性能要好;但系统配置资源的序号要稳定,固定的访问顺序不一定合理。
例2:哲学家就餐——给哲学家和筷子编号0-4
3.6.2、系统安全状态
1、安全状态
允许进程动态的申请资源,但在分配前,应先计算分配的安全性。
所谓“安全状态”:指系统能按某种进程顺序(P1,P2,…,Pn),来为每个进程Pi分配其所需资源,直至最大需求,使每个进程都可以顺利完成。反之,则系统处于不安全状态。
 不安全状态不一定发生死锁,但死锁一定属于不安全状态。
3.6.2、利用银行家算法避免死锁
该算法能用于银行系统现金贷款的发放而得名
银行家算法的实质就是要设法保证系统动态分配资源后仍然保持安全状态,从而避免死锁的发生。
要求进程预先告知自己的最大资源需求,并且假设系统拥有固定的资源总量。
1、相关的数据结构:                                                                  可用资源向量Available                                                     最大需求矩阵Max                                               
   分配矩阵Allocation                                                 
   需求矩阵Need                                                                  资源请求向量Requesti
3.7、死锁的检测与解除
含义:通过系统的检测机构,及时地检测出死锁的发生,确定与死锁有关的进程和资源。
方法:对资源分配图进行化简,检查是否存在循环等待。
3.7.2、死锁的解除
     含义:将进程从死锁状态中解脱出来。
方法:
  1、撤销进程:撤销全部死锁进程或者选择被撤进程代价最小的。
  2、剥夺资源:从其他进程剥夺足够的资源给死锁进程
 

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《计算机操作课件》是由用户Funny King于2017-06-25上传,属于课件PPT。

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