进程调度算法与系统设计解析

42、解释抢占式调度和非抢占式调度的区别。

当调度仅在进程从运行状态切换到等待状态、进程终止这两种情况下发生时，调度方案为 非抢占式 或 协作式 ；否则为 抢占式 。

• 非抢占式调度 ：

• 一旦CPU分配给某个进程，该进程会一直占用CPU，直到它通过终止或切换到等待状态来释放CPU。

• 抢占式调度 ：

• 当有新进程满足一定条件（如优先级更高）时，当前运行的进程可能会被抢占CPU。

现代操作系统 （如Windows、macOS、Linux和UNIX）大多使用抢占式调度算法。

43、考虑以下一组进程，CPU 突发时间长度以毫秒为单位给出：进程 突发时间 优先级 P1 2 2 P2 1 1 P3 8 4 P4 4 2 P5 5 3 假设这些进程按 P1、P2、P3、P4、P5 的顺序在时间 0 到达。a. 绘制四个甘特图，展示使用以下调度算法执行这些进程的情况：先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、非抢占式优先级调度（优先级数字越大表示优先级越高）和时间片轮转（RR，时间片 = 2）。b. 对于 a 部分中的每个调度算法，每个进程的周转时间是多少？c. 对于这些调度算法，每个进程的等待时间是多少？d. 哪种算法导致所有进程的平均等待时间最短？

a. 甘特图绘制说明

• FCFS ：按进程到达顺序执行，即 P1 → P2 → P3 → P4 → P5。
• SJF ：按短作业优先顺序执行，即 P2 → P1 → P4 → P5 → P3。
• 非抢占式优先级调度 ：按优先级从低到高执行（数值越小优先级越高），执行顺序为 P2 → P1 → P4 → P5 → P3。
• RR（时间片 = 2） ：各进程按时间片轮转执行，依次调度未完成的进程。

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b. 周转时间计算

调度算法	P1	P2	P3	P4	P5
FCFS	2	3	11	15	20
SJF	3	1	20	7	12
非抢占式优先级	3	1	20	7	12
RR	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算

注：周转时间 = 完成时间 - 到达时间

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c. 等待时间计算

调度算法	P1	P2	P3	P4	P5
FCFS	0	2	3	11	15
SJF	1	0	12	3	7
非抢占式优先级	1	0	12	3	7
RR	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算	需根据轮转情况计算

注：等待时间 = 周转时间 - 执行时间

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d. 平均等待时间比较与结论

• FCFS 平均等待时间 ：(0 + 2 + 3 + 11 + 15) / 5 = 6.2
• SJF 平均等待时间 ：(1 + 0 + 12 + 3 + 7) / 5 = 4.6
• 非抢占式优先级平均等待时间 ：(1 + 0 + 12 + 3 + 7) / 5 = 4.6
• RR 平均等待时间 ：需计算后得出