本文首发于稀土掘金。该平台的作者 逐光而行 也是本人。

写在最前面

本文为个人完成操作系统课程相关习题时的总结和思考，大部分并未给出答案的精确数值；即使有，也仅为个人认为的结果，并不保证其正确性。后续我也将跟进这篇文章，并及时勘误。（所以这篇文章是交流思路而不是分享答案）

人对事物的认知过程是一个循序渐进、不断纠正已有错误认知的过程，也希望能有更多小伙伴能加入共同讨论，对其中的一些问题提出你的见解。

处理器调度类型及主要任务

多线程概念相关

• 题目：某操作系统不支持多线程机制，高级程序设计语言提供了用户级多线程库，请画出用户级线程与操作系统进程之间的状态转换图
• 思路：操作系统不支持多线程机制，说明在内核态没有多线程；但是高级程序设计语言可以通过在用户态模拟多线程。

如下图所示：

处理器调度算法相关

周转时间相关及其计算公式

在批处理系统中，周转时间(ti)是指：作业从提交到完成（得到最终结果）所需要的时间。

$$ ti=完成时间-进入队列时间\\ 平均周转时间=Σti/n \\ 带权周转时间Wi=ti/cpu执行时间(单个进程的完成时间-开始时间)\\ 平均带权周转时间=ΣWi/n $$

题目1：

• 题目描述：

某系统就绪队列中有10个进程，已知该系统处理间隔时钟中断需1ms，完成一次进程切换需9ms。若采用时间片轮转算法调度进程，时间片长度设为200ms，试计算系统在进程调度的过程中，轮转一次所花费的调度开销占该次进程调度总时间的多少？

• 思路：完成一次进程切换的总时间=间隔时间中断+一次进程切换=10ms

n:进程数 ；t：一次切换总时间；T：时间片长度 ；

$$ 占比=nt/n(t+T)=t/(t+T) $$

该值与具体的进程数无关。

题目2：

• 题目描述：

现有5个批处理作业A～E均已到达一台按单道方式执行的处理器，其运行时间分别为2 min、4 min、6 min、8 min和10min，各自的优先级分别规定为1、2、3、4和5，其中5是最高级。对于时间片轮转调度算法（时间片长度为2min）、优先数调度算法、最短作业优先调度算法、先来先服务调度算法（按作业到达次序C、D、B、E、A），在忽略进程切换时间的前提下，计算出平均作业周转时间。

时间片轮转调度算法(RR)

调度程序维护一张可运行进程列表，当一个进程用完它的时间片后，就被移到队列末尾。

该算法在交互式系统中尤为常见。

思路

• 这里的作业是同时到达的，那么第一轮获得时间片的先后顺序应该还是看优先级。第一轮的轮转顺序是：EDCBA,该轮结束后A完成；之后每轮结束后都有一个作业完成。

优先数调度算法

(本题中优先级5为最高级)

最短作业优先

刚好是上图的镜像对称

先来先服务

队列：

依次从队头轮到队尾

题目3：

• 题目描述：

在一个只支持三道程序同时运行的多道程序系统中，作业调度采用最短作业优先调度算法，进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法。在下表所示的作业序列中，优先数即为进程优先数，优先数越小则优先级越高。

试给出每个作业进入内存、运行结束的时刻，计算周转时间。

作业(job)和进程(process)的关系

作业相当于任务(task)，进程类似于正在完成一个任务；作业是进程的载体，进程是作业的执行体。

从这个图来看，作业调度的时间范围比进程调度的大

（注：红线为作业调度，蓝线为进程调度）

思路

我的理解是：

• “只支持三道程序”：存储器队列最多只能有三个空位，其他暂时不能轮到被调度

（因为并行的本质也是cpu高速来回切换，并不是真的可以同时进行）

• “进程调度采用以优先数为基础的抢占式调度算法”：如果当前正在执行a，b到达并且优先级更高，则b可以抢占。
• “作业调度采用最短作业优先调度算法”：当一个进程结束，决定下一个时刻用哪个作业时，选择最短的那个。

基于此，我认为顺序是这样的：

题目4：

 在一个只支持4道程序同时运行的多道程序系统中，若在一段时间内先后到达6个作业，其提交时刻和估计运行时间由下表给出。

系统采用SRTF调度算法，作业被调度进入系统后中途不会退出，但作业运行时可被剩余时间更短的作业所抢占。

①分别给出6个作业的开始执行时间、作业完成时间、作业周转时间。

②计算平均作业周转时间。

注意：请画出处理器分配的具体情况。

和上题类似，我认为顺序应该是：

依次标出各个对应时间点即可。