Có bao nhiêu trạng thái của tiến trình liên quan đến giờ CPU?

Lập lịch CPU là quá trình quyết định tiến trình nào trong hàng đợi sẵn sàng (ready queue) sẽ được cấp phát CPU để thực thi. Mục tiêu của lập lịch CPU là tối ưu hóa hiệu suất hệ thống (ví dụ: tăng thông lượng, giảm thời gian chờ, đảm bảo tính công bằng) bằng cách phân phối thời gian CPU một cách hiệu quả cho các tiến trình. Các thuật toán lập lịch khác nhau có thể sử dụng các tiêu chí khác nhau như độ ưu tiên, thời gian thực thi ước tính, thời gian chờ, v.v. để đưa ra quyết định lập lịch.

Phương án A và B chỉ mô tả việc tổ chức hàng đợi các tiến trình, nhưng không đề cập đến việc phân phối giờ CPU dựa trên tiêu chí nào để tối ưu hiệu suất. Phương án C và D đều đề cập đến việc phân phối giờ CPU dựa trên độ ưu tiên để tối ưu hiệu suất sử dụng CPU. Tuy nhiên, hệ thống có thể sử dụng một hoặc nhiều hàng đợi khác nhau để tổ chức các tiến trình sẵn sàng, tùy thuộc vào độ phức tạp của thuật toán lập lịch. Vì vậy, phương án D chính xác hơn.

Câu hỏi yêu cầu tìm thuật toán lập lịch ưu tiên tiến trình dựa trên thời gian còn lại ngắn nhất để hoàn thành.

* A. FCFS (First Come First Served): Thuật toán này thực hiện các tiến trình theo thứ tự đến, không quan tâm đến thời gian thực hiện. Vì vậy, nó không phải là đáp án đúng.
* B. SSTF (Shortest Seek Time First): Thuật toán này thường được sử dụng trong lập lịch đĩa để tối ưu hóa thời gian tìm kiếm, không liên quan đến lập lịch CPU dựa trên thời gian còn lại của tiến trình.
* C. SJF (Shortest Job First): Thuật toán này chọn tiến trình có thời gian thực hiện ngắn nhất để thực hiện trước. Tuy nhiên, đây là phiên bản không độc quyền (non-preemptive), tức là một khi tiến trình đã bắt đầu, nó sẽ chạy đến khi kết thúc. Do đó không xét thời gian còn lại.
* D. SRT (Shortest Remaining Time): Thuật toán này là phiên bản độc quyền (preemptive) của SJF. Nó chọn tiến trình có thời gian còn lại ngắn nhất để thực hiện. Nếu một tiến trình mới đến có thời gian còn lại ngắn hơn tiến trình đang chạy, tiến trình đang chạy sẽ bị tạm dừng và tiến trình mới sẽ được thực hiện.

Vậy đáp án đúng là D.

Để giải bài toán này, ta cần áp dụng thuật toán SJF (Shortest Job First) và tính thời gian chờ trung bình. Giả sử các tiến trình đến cùng một thời điểm.

1. Sắp xếp các tiến trình theo thời gian thực hiện ngắn nhất: P4 (2), P3 (3), P1 (6), P2 (8).

2. Tính thời gian chờ của mỗi tiến trình:
- P4: Thời gian chờ = 0.
- P3: Thời gian chờ = Thời gian thực hiện của P4 = 2.
- P1: Thời gian chờ = Thời gian thực hiện của P4 + Thời gian thực hiện của P3 = 2 + 3 = 5.
- P2: Thời gian chờ = Thời gian thực hiện của P4 + Thời gian thực hiện của P3 + Thời gian thực hiện của P1 = 2 + 3 + 6 = 11.

3. Tính thời gian chờ trung bình: (0 + 2 + 5 + 11) / 4 = 18 / 4 = 4.5.

Vậy thời gian chờ trung bình của các tiến trình là 4.5.

Phương pháp lập lịch SJF (Shortest Job First) ưu tiên tiến trình có thời gian thực hiện ngắn nhất. Trong trường hợp này, thứ tự thực hiện các tiến trình là: P4 (2), P3 (3), P1 (6), P2 (8).

Thời gian chờ của mỗi tiến trình được tính như sau:
- P4: 0
- P3: 2 (thời gian thực hiện của P4)
- P1: 2 + 3 = 5 (thời gian thực hiện của P4 và P3)
- P2: 2 + 3 + 6 = 11 (thời gian thực hiện của P4, P3 và P1)

Vậy thời gian chờ của tiến trình P1 là 5.

Ngắt kép xảy ra khi có nhiều ngắt xảy ra đồng thời hoặc một ngắt xuất hiện trong quá trình xử lý một ngắt khác. Để xử lý hiệu quả tình huống này, hệ thống thường kết hợp cả hai phương pháp: gán độ ưu tiên cho từng ngắt và sử dụng stack.

- Gán độ ưu tiên: Mỗi ngắt được gán một mức độ ưu tiên. Khi có nhiều ngắt xảy ra, ngắt có độ ưu tiên cao hơn sẽ được xử lý trước. Điều này đảm bảo rằng các ngắt quan trọng (ví dụ: ngắt báo lỗi hệ thống) được xử lý kịp thời.

- Sử dụng Stack: Khi một ngắt xảy ra, trạng thái hiện tại của chương trình (ví dụ: giá trị của các thanh ghi, địa chỉ trả về) được lưu vào stack. Sau khi ngắt được xử lý xong, trạng thái này được khôi phục từ stack để chương trình tiếp tục thực thi. Stack cho phép hệ thống quản lý nhiều ngắt lồng nhau một cách có trật tự.

Kết hợp cả hai phương pháp này giúp hệ thống xử lý ngắt kép một cách hiệu quả và đáng tin cậy, đảm bảo rằng các ngắt quan trọng được xử lý trước và không làm mất dữ liệu hoặc gây ra lỗi hệ thống.