资源管理：让多个任务有序共处

下载中的应用在等网络，CPU为什么可以去处理别的任务？

程序是静态指令，进程是一次执行活动及其资源。线程是进程内执行流，通常共享进程地址空间而各有栈等执行状态。就绪表示除CPU外条件齐备；运行表示正在占用CPU；阻塞表示等待IO或事件。时间片用完是运行→就绪；发起IO等待是运行→阻塞；IO完成是阻塞→就绪，不直接保证运行。

先来先服务FCFS简单但可能有长任务阻挡；短作业优先可降低某些条件下平均等待，但须估计时长且可能饿死长任务；时间片轮转提高响应公平性，片太小切换开销大。周转=完成时刻−到达时刻，等待为在就绪队列等待的总时间。

画甘特时间线，再逐任务记到达、开始、完成。单段CPU作业无IO时等待=周转−服务时间；有IO的多段任务不能无条件这么减。调度必须说明抢占与否、同到达排序、切换开销假设。

先独立作答；卡住时看提示，完成后再对照解析。

两个人同时把库存从1减1，为什么可能卖出两件？

临界区是访问共享状态、需要协调的代码段。互斥保证同一时刻最多一个执行者进入；同步还约束先后关系。信号量P（wait）请求资源，不足则等待；V（signal）释放或通知。互斥量初值1；有界缓冲区空位empty初值N、数据full初值0。生产者先P(empty)，再P(mutex)，写入后V(mutex)、V(full)；消费者对称操作。

死锁是各方等待对方所占资源而无法推进，四必要条件为互斥、占有并等待、不可剥夺、循环等待。预防破坏某个条件；避免算法分析未来最大需求，安全状态存在能让所有任务依次完成的顺序，不安全不等于已经死锁。

库存减一其实包括读、算、写。A读1，B读1，A写0，B写0，两次销售只减一次。把“检查有货并扣减”作为同一原子临界操作。生产者若持有mutex后再等empty，满缓冲区时可能挡住消费者释放空位，因此获取顺序重要。

先独立作答；卡住时看提示，完成后再对照解析。

先按图示和正文用纸笔追踪，再阅读以下伪代码。箭头←为赋值，“若”为条件，“当”为循环；不是可直接编译的C。

生产者：P(empty) → P(mutex) → 放入 → V(mutex) → V(full)
消费者：P(full) → P(mutex) → 取出 → V(mutex) → V(empty)
初值：empty=N，full=0，mutex=1。
P/V操作本身必须原子化；不在持mutex时等待空位或数据。

程序觉得自己拥有连续地址，物理内存却分散，谁完成映射？

分页把虚拟地址空间分成页，物理内存分成同样大小的页框。虚拟地址=页号与页内偏移；页表给出页号到页框号的映射，偏移不变。TLB缓存部分转换。需要的页不在内存触发缺页，由系统加载，必要时换出；FIFO淘汰最早进入者，LRU淘汰最近最久未使用者，二者不是一回事。

文件是有名称的数据集合，目录组织名称与文件信息；分配方式可为连续、链接或索引，各有随机访问、增长与碎片权衡。设备管理通过驱动、缓冲、排队协调慢设备；打印假脱机把任务先排到存储队列，减少应用直接占用打印机。

页大小1024字节，逻辑地址除1024，商为页号，余数为偏移。页表查到页框f后，物理地址=f×1024+偏移。页面置换逐项记录命中/缺页及顺序，不能只数访问过多少种页面。

先独立作答；卡住时看提示，完成后再对照解析。

先按图示和正文用纸笔追踪，再阅读以下伪代码。箭头←为赋值，“若”为条件，“当”为循环；不是可直接编译的C。

LRU访问(page):
  若page在页框：将其更新为最近使用
  否则：缺页次数加1
    若已满：淘汰最久未使用页
    装入page并记为最近使用
FIFO命中时不改变装入先后次序。