软考中级习题与解答——第三章_操作系统（2）

例题11

1、知识点总结

调度算法	核心思想	抢占性	对 CPU-bound 作业	对 I/O-bound 作业
时间片轮转 (RR)	公平轮流，用完时间片就换人	抢占式	公平	较有利 (能保证响应时间)
先来先服务 (FCFS)	按到达顺序排队，不插队	非抢占式	非常有利 (一旦占用，可长期使用)	非常不利 (可能长时间等待)
短作业优先 (SJF)	谁快谁先上	可抢占/可不抢占	不利 (长作业可能饥饿)	非常有利 (CPU区间短，总被选中)
优先权调度	按优先级高低	可抢占/可不抢占	取决于优先级设置	通常被赋予较高动态优先级，较有利

2、题目解析

这道题考察的是不同的 CPU 调度算法对两类不同作业（进程）的“偏好”程度。

• CPU 繁忙型 (CPU-bound): 也叫计算密集型。这类作业的大部分时间都在进行大量的计算，很少请求 I/O 操作。它会倾向于用完整个 CPU 时间片。

• I/O 繁忙型 (I/O-bound): 也叫输入/输出密集型。这类作业大部分时间都在等待 I/O 操作（如读写文件、网络请求）完成，每次只需要很短的 CPU 时间来进行处理。

A. 时间片轮转调度算法

• 工作方式: 将所有就绪进程排成一个队列，按先来后到的顺序，给队首进程分配一个固定的“时间片”。进程用完时间片后，无论是否完成，都会被移到队尾，等待下一轮。

• 分析: 这种算法对两类作业都比较公平。

  • CPU 繁忙型作业会用完整个时间片，然后回到队尾。

  • I/O 繁忙型作业可能只用很短的 CPU 时间就去进行 I/O 操作了，它会提前释放 CPU，然后进入阻塞队列。当 I/O 完成后，它会重新回到就绪队列的末尾。

• 结论: 时间片轮转的设计初衷就是为了保证交互式进程（通常是I/O繁忙型）的响应时间，防止它们被长计算任务“饿死”。因此，它相对有利于 I/O 繁忙型作业，而不是不利于。

B. 先来先服务调度算法

• 工作方式: 完全按照进程进入就绪队列的先后顺序进行调度。一旦一个进程获得了 CPU，它会一直运行下去，直到它自愿释放 CPU（因为任务完成或需要进行 I/O）或者被阻塞。这是一种非抢占式的算法。

• 分析:

  • 对于 CPU 繁忙型作业: 简直是天堂。一旦它拿到 CPU，它可以长时间地、不间断地运行，直到它那漫长的计算任务结束。

  • 对于 I/O 繁忙型作业: 简直是噩梦。如果一个 I/O 繁忙型作业排在一个 CPU 繁忙型作业的后面，它可能需要等待非常长的时间，才能获得那一点点它急需的 CPU 时间。这会导致 I/O 设备长时间空闲，系统整体吞吐量下降。

• 结论: FCFS 算法非常有利于 CPU 繁忙型作业，而极其不利于 I/O 繁忙型作业。这与题干描述完全吻合。

C. 短作业（进程）优先算法

• 工作方式: 优先调度估计运行时间最短的进程。可以有抢占式和非抢占式两种。

• 分析: 这种算法的“偏好”对象是短作业，而不是特定类型（CPU繁忙型或I/O繁忙型）。

  • 一个 I/O 繁忙型作业，其每次的 CPU 执行时间（CPU burst）通常很短，因此SJF 算法会非常偏爱 I/O 繁忙型作业。

  • 一个 CPU 繁忙型作业，其 CPU 执行时间很长，在 SJF 算法下可能会一直得不到调度，产生“饥饿”现象。

• 结论: SJF 算法有利于 I/O 繁忙型作业，不利于（长）CPU 繁忙型作业。与题干描述相反。

D. 优先权调度算法

• • 工作方式: 为每个进程分配一个优先级，每次总是选择就绪队列中优先级最高的进程来运行。

  • 分