北航操作系统课程-第六次作业-进程与调度

北航操作系统课程-第六次作业-虚拟内存管理-页面置换

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北京航空航天大学计算机学院-2020春操作系统课程
题目作者为北航计算机学院操作系统课程组，答案为博主原创。水平有限，无法保证作答正确性，如有错误敬请批评指正。部分作答源自百度谷歌等其他资料，如有侵权联系删除

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1 一个线程是否会被时钟中断剥夺CPU使用权？请分线程实现类型讨论。

用户级线程不会被时钟中断剥夺CPU使用权。用户级线程在用户空间通过库函数实现，无需内核支持也不参与内核的调度，由用户程序自行调用、调度和维护。用户级线程不受内核时钟中断的影响，但如果其所在的进程时间片用完，自然整个进程的所有线程都会让出CPU。

内核级线程由内核调度和维护，是可以被时钟中断单独剥夺CPU使用权的。

对于混合线程实现方式，用户级线程和内核级线程之间有映射关系，一个线程是否会被时钟剥夺CPU使用权取决于其由哪一方控制。不论是Many-to-One, One-to-One, 还是Many-to-Many，其映射中内核级线程是可以被时钟中断剥夺CPU使用权的，而用户级线程的情况取决于其所映射的内核级线程，一旦内核级线程被剥夺CPU使用权，其所映射的用户级线程都将让出CPU。如果一个内核级线程映射多个用户级线程，其用户级线程不可单独被时钟中断剥夺CPU使用权；如果一个内核级线程只映射了一个用户级线程，那么中断掉内核级线程也就相当于中断掉了对应的用户级线程。

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2 一个软实时系统中有4个周期性进程，其周期分别为：50、100、200、250，每次CPU运行时长分别为：35、20、10、x，求使得这些进程可调度的最大x取值。

若使用静态调度算法，RMS已被证明是静态最优调度算法，其推导了，当任务集满足 ${\sum }_{i=1}^n{C}_i/T_i\le n(\sqrt[n]{2}-1)$ 时一定可调度，在题目所述情况下有4个进程，不等式右侧为 $4\times (\sqrt[4]{2}-1)=0.75682846$ ，将4个进程的运行时间和周期代入不等式左侧，得到 $35/50+20/100+10/200+x/250\le 0.75682846$ ，发现 $x$ 必须是负数，说明上述条件得任务集是静态不可调度的。

若使用动态的调度算法，只需要任务集满足 ${\sum }_{i=1}^n{C}_i/T_i\le 1$ 即可调度。 $35/50+20/100+10/200+x/250\le 1$ ，得到 $x\le 12.5$ 。

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3 有五个进程P1、P2、P3、P4、P5，它们同时依次进入就绪队列，它们的优先数和需要的处理器时间如下表。

进程	处理器时间	优先级(数小优先级高)
P1	10	3
P2	1	1
P3	2	3
P4	1	4
P5	5	2

忽略进行调度等所花费的时间，回答下列问题：

1. 写出采用“先来先服务”、“短作业(进程)优先”、“非抢占式的优先数”和“轮转法”等调度算法，进程执行的次序。(其中轮转法的时间片为2)
2. 分别计算上述算法中各进程的周转时间和等待时间，以及平均周转时间。

四种调度算法下五个进程的执行顺序如下图所示：

先来先服务：

进程	周转时间	等待时间	执行时间
P1	10	0	10
P2	11	10	1
P3	13	11	2
P4	14	13	1
P5	19	14	5

先来先服务的平均周转时间：$(10+11+13+14+19)÷5=13.4$

短作业优先：

进程	周转时间	等待时间	执行时间
P1	19	9	10
P2	1	0	1
P3	4	2	2
P4	2	1	1
P5	9	14	5

短作业优先的平均周转时间：$(19+1+4+2+9)÷5=7$

非抢占式优先数：

进程	周转时间	等待时间	执行时间
P1	16	6	10
P2	1	0	1
P3	18	16	2
P4	19	18	1
P5	6	1	5

非抢占式优先数的平均周转时间：$(16+1+18+19+6)÷5=12$

时间片轮转（时间片为2）：

进程	周转时间	等待时间	执行时间
P1	19	9	10
P2	3	2	1
P3	5	3	2
P4	6	5	1
P5	15	10	5

时间片轮转（时间片为2）的平均周转时间：$(19+3+5+6+15)÷5=9.6$