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题目
（本题满分 7 分）
系统采用优先级（优先级值越大优先级越高）+ 时间片轮转调度算法。规则：
- 仅当发生时钟中断时才触发抢占 CPU 的操作
- 时钟中断间隔 = 10 ms
- 进程首次进入就绪队列时，其时间片 = 50 ms
- 若进程因时间片用完而返回就绪队列，其优先级值 − 1
- 若进程被更高优先级抢占而返回就绪队列，其优先级值保持不变
- 多个进程优先级相同时，先进入就绪队列的进程优先
四个进程的到达时刻、初始优先级、CPU 总运行时间如下：
| 进程 | 到达就绪队列时间 (ms) | 优先级 | CPU 运行时间 (ms) |
|---|---|---|---|
| P1 | 10 | 3 | 95 |
| P2 | 10 | 4 | 20 |
| P3 | 12 | 2 | 40 |
| P4 | 14 | 5 | 60 |
(1) 从 10 ms 开始进程调度，直至所有进程调度结束，中断次数 与 CPU 调度次数 各为多少？P1、P2、P3、P4 的首次调度发生在哪个时刻？（5 分）
(2) 若时间片由 50 ms 改为 100 ms，CPU 调度次数将增大、不变还是减少？若时钟中断间隔由 10 ms 改为 1 ms，系统开销将增大、不变还是减少？（2 分）
解析
（1）逐时刻推演
关键约束（请反复看 3 遍）：抢占只在时钟中断（每 10 ms）时发生。所以"P3 在 t=12 到达"、"P4 在 t=14 到达"这种非中断时刻只让进程进就绪队列，不会立刻抢 CPU。
完整时间线
| 时刻 | 事件 | 调度动作 | 此后 CPU 运行 | 剩余 CPU 时间 |
|---|---|---|---|---|
| 10 | P1、P2 到达；CPU 空闲 | 调度 P2（P2 prio=4 > P1 prio=3） | P2 | P2: 20→ |
| 12 | P3 到达 | 非时钟中断，不调度 | P2 仍跑 | |
| 14 | P4 到达 | 非时钟中断，不调度 | P2 仍跑 | |
| 20 | 时钟中断 | P4 抢占 P2（P4 prio=5 最高）；P2 优先级不变为 4 | P4 | P2: 10 / P4: 60→ |
| 70 | 时钟中断 | P4 时间片用完（连跑 50 ms），prio 5→4。就绪队列里 P2、P4 同 prio=4，P2 先入队 → 调度 P2 | P2 | P4: 10 |
| 80 | 时钟中断 | P2 跑完 10 ms，总共 10+10=20 ms = 完成。就绪队列剩 P1(3)、P3(2)、P4(4) → 调度 P4 | P4 | |
| 90 | 时钟中断 | P4 跑完 10 ms，总共 50+10=60 ms = 完成。就绪队列剩 P1(3)、P3(2) → 调度 P1 | P1 | P1: 50 |
| 140 | 时钟中断 | P1 时间片用完（连跑 50 ms），prio 3→2。就绪队列里 P1、P3 同 prio=2，P3 先入队（t=12 入队，P1 才刚降级）→ 调度 P3 | P3 | P1: 45 |
| 180 | 时钟中断 | P3 跑完 40 ms = 完成。就绪队列剩 P1(2) → 调度 P1 | P1 | P1: 45→ |
| 225 | P1 跑完剩 45 ms = 完成（225 < 235，不会再触发时间片） | 全部结束 | — | — |
CPU 占用时序图（t=0 到 t=225）：
答案统计
- 时钟中断次数：从 t=10 起到 t=225，每 10 ms 一次，依次是 10、20、30、…、220 共 22 次
- CPU 调度次数：发生在 t = 10、20、70、80、90、140、180 共 7 次
- 首次调度时刻：
| 进程 | 首次调度时刻 (ms) | 备注 |
|---|---|---|
| P1 | 90 | P4 完成后才轮到，因为优先级低于 P2 / P4 |
| P2 | 10 | 起始就被调度，最高优先级在线者 |
| P3 | 140 | 排到最后，优先级 2 最低 |
| P4 | 20 | 到达后第一个时钟中断就抢到 CPU |
编者注（易错点 / 答题套路）：
- "非中断时刻不抢占" 是本题最关键的设定。如果忘了它，会以为 P3 t=12 到达就能立即抢，导致整个时间线偏移。
- "被抢占时优先级不变" vs "时间片用完时优先级 −1" 必须分清——P2 在 t=20 被 P4 抢走，prio 仍是 4；P4 在 t=70 时间片用完，才降到 4。同样 P1 在 t=140 用完时间片才从 3 降到 2。
- 同优先级 FCFS 要看"哪个先入就绪队列"。t=70 时 P2 是 t=20 入队、P4 是刚刚入队，P2 优先；t=140 时 P3 是 t=12 入队、P1 是刚被踢出 CPU 入队，P3 优先。这两次"先后顺序"判定是本题易错的重灾区。
- 首次调度 ≠ 首次进入就绪队列。P3 在 t=12 就进队了，但首次拿到 CPU 是 t=140，相差 128 ms。
（2）参数变化对调度次数 / 系统开销的影响
① 时间片 50 ms → 100 ms：CPU 调度次数 减少
时间片变长 → 进程"因时间片用完而让出 CPU"的次数减少，每个进程一次能跑得更久 → 整个推演里被时间片切走的事件变少。
举例：本题里 P4 时间片用完 (t=70)、P1 时间片用完 (t=140) 这两次事件，若时间片是 100 ms，则 P4 跑 50 ms 就刚好完成（不会触发时间片用完）；P1 也类似。
② 时钟中断间隔 10 ms → 1 ms：系统开销 增大
每次时钟中断都要：保存现场 → 进入中断处理 → 检查是否需要调度 → 恢复现场（或切换进程）。间隔从 10 ms 缩到 1 ms 意味着 1 秒内中断从 100 次飙到 1000 次，纯中断处理与上下文检查的开销会显著增加，CPU 实际"干活时间"被吞掉一部分。
编者注（直觉解释）：
- 时间片短：响应快、上下文切换多 → 适合交互式系统
- 时间片长：吞吐高、响应慢 → 接近批处理
- 中断间隔短：调度精度高、开销大
- 中断间隔长：调度粒度粗、开销小
这是 OS 章节"时间片 vs 中断频率"经典权衡，记住"短=灵活/费、长=稳定/省"四个字就能秒答这类对比题。