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CPU-Scheduling und Deadlock – FCFS, SJF, Round Robin und Priorität

InformatikComputer und HardwareAlter 16–17

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Geben Sie Prozesse mit Ankunftszeit, Rechenzeit (Burst) und Priorität ein, wählen Sie FCFS, SJF, SRTF, Round Robin (mit einstellbarem Zeitquantum) oder Prioritäts-Scheduling und sehen Sie zu, wie das Gantt-Diagramm Zeiteinheit für Zeiteinheit wächst, zusammen mit der Bereit-Warteschlange und dem Prozesszustandsdiagramm. Eine Ergebnistabelle liefert Warte-, Verweil- und Antwortzeiten sowie die Zahl der Kontextwechsel, eine Vergleichstabelle stellt alle sechs Verfahren nebeneinander. Im Tab Deadlock konkurrieren zwei oder drei Prozesse um Betriebsmittel; der Betriebsmittelgraph zeigt, wie das Anfordern in derselben Reihenfolge zyklisches Warten verhindert.

Lektion: Betriebssysteme: CPU-Scheduling (FCFS, SJF, SRTF, Round Robin, Priorität), Prozesszustände, Kontextwechsel, Verhungern und Deadlock

Was sie zeigt

Ein Betriebssystem führt viele Prozesse auf einer CPU aus, indem es entscheidet, welcher bereite Prozess als Nächstes rechnen darf. FCFS arbeitet in Ankunftsreihenfolge; SJF und SRTF wählen die kürzeste Restrechenzeit; Round Robin gibt jedem Prozess reihum ein Zeitquantum; Prioritäts-Scheduling wählt den dringendsten. Verweilzeit = Endzeit − Ankunftszeit, die Wartezeit ist die Zeit in der Bereit-Warteschlange. Lange oder niedrig priorisierte Aufträge können verhungern, wenn Aging ihre Priorität nicht anhebt. Ein Deadlock entsteht, wenn jeder Prozess ein Betriebsmittel hält und im Kreis auf ein anderes wartet; eine feste Anforderungsreihenfolge verhindert ihn.

So funktioniert es

Bearbeiten Sie im Tab CPU-Scheduling die Prozesstabelle oder wählen Sie eine Vorlage, stellen Sie Verfahren und Quantum q ein und klicken Sie auf Start oder Schritt, um das Gantt-Diagramm aufzubauen. Lesen Sie Ergebnis- und Vergleichstabelle; aktivieren Sie Aging oder E/A, um die Wirkung zu sehen. Wählen Sie im Tab Deadlock die Anforderungsreihenfolge, die Prozesse und den Startabstand, klicken Sie auf Start und bei einem Zyklus auf Deadlock auflösen.

Einstellbare Parameter

  • Start-Tab CPU-Scheduling, Deadlock
  • Scheduling-Verfahren FCFS – wer zuerst kommt, rechnet zuerst, SJF – kürzester Auftrag zuerst (nicht unterbrechend), SRTF – kürzeste Restzeit (unterbrechend), Round Robin, Priorität (nicht unterbrechend), Priorität (unterbrechend)
  • Zeitquantum q (Round Robin) 1–8
  • Vorlage für Prozesse Lehrbuchbeispiel (5 Prozesse), Langer Auftrag zuerst, Strom hoch priorisierter Aufträge
  • Prozesse stellen E/A-Anfragen
  • Aging (Priorität steigt beim Warten)
  • Anforderungsreihenfolge Entgegengesetzt, Gleiche Reihenfolge (kleinste Nummer zuerst)
  • Prozesse im Tab Deadlock 2 Prozesse, 3 Prozesse
  • Startabstand zwischen den Prozessen 0–6 Schritte

Fragen zum Erkunden

  1. Warum liefert Round Robin bei der Vorlage Langer Auftrag zuerst eine viel kleinere mittlere Wartezeit als FCFS?
  2. Wie ändern sich Kontextwechsel und Antwortzeit, wenn Sie das Quantum q von 1 auf 8 erhöhen?
  3. Warum kann kein Deadlock entstehen, wenn alle Prozesse die Betriebsmittel in derselben Reihenfolge anfordern?

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