从处理机资源的优化调度探寻人生哲学
一、知识内容
在多道程序环境下，内存中存在着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态的将处理机分配给处于就绪状态的一个进程，使之执行。本次课程主要介绍多种进程调度算法及其性能分析，进而掌握操作系统管理系统资源的基本策略。
二、思政目标
1.加深算法中蕴含的哲学问题的思考，正确认识各种社会现象和处理生活中遇到的各种问题，把普遍与特殊相结合，全面地考虑和处理问题，树立正确的人生观，价值观。
2.理解社会治理的重要性和艰巨性，能从大局出发理解国家各项政策的正确性，了解国家社会治理方面取得的成就，强化“四个自信”。
三、思政融入法
问题导入、对比分析、类比联想
四、教学设计
类比“排队测核酸”的生活问题，引导学生分别从组织者和个人的角度思考，他们面临的主要问题是什么？引起问题的根本原因是什么？问题解决要实现的目标是什么？引出操作系统进程调度的问题，帮助学生完全凭借个人独立思考得到对“调度”概念的清晰认知。
提出结合排队测核酸的规则，思考若你面对计算机中的若干进程，你会如何安排让CPU的效率更高？使学生对进程调度算法展开小组讨论，表达自己的想法。
概述各个进程调度的基本原则。教师可在每个阶段及时总结，同时融入抗疫政策、社会治理、工匠精神等思政元素。力求整个教学过程提高学生的参与感和获得感。具体教学设计见下表。
课堂教学设计
引导 |
内容方法 |
思政元素融入 |
问题是什么？ |
进程多、处理器少，如何处理众多进程对处理器的高效合理的使用？（用排队测核酸的例子类比，引出问题） |
资源有限，如果进行无序竞争，必将影响社会的稳定。因此必须在一定的规则下实现资源的有序分配。强调社会治理的重要性。 |
目标是什么？ |
提高处理器利用率，尽可能使每个进程能高效完成。（既要提高测核酸的整体效率，又要节省个人的时间） |
社会治理的目标是什么？必须处理好“效率与公平”、“社会与个人”之间的关系，揭示矛盾的对立统一。 |
解决办法是什么？ |
先来先服务算法（相当于来得早的人先测） |
此种算法只考虑了长作业的特点，相当于社会治理中只考虑了一部分人的利益，有失公平 |
短作业优先算法（相当于用时间少的人先测） |
同上，此种算法只考虑了一部分人的利益 |
优先级算法（相当于有急事的人先测，老人病人上门服务） |
进程个体存在差异性，正如社会中每个人也存在个体差异性一样，必须考虑矛盾的特殊性，具体情况具体分析，执行一定的特殊策略。指出特殊政策的制订并不是失去公平，社会上的某些腐败现象是在策略执行过程中出现了偏差。 |
时间片轮转算法 |
绝对公平原则，忽略了个体差异，往往并不是一个公平的策略。 |
高响应比优先算法 多级反馈队列算法 |
指出社会治理的复杂性。引出疫情期间在居家隔离、疫苗分配等问题上国家政策的不易，引导学生对国家政策的理解、支持。 |
如何评估效果？ |
进程执行效率：作业周转时间、带权周转时间 （个体花费时间） |
策略都有相对性，尽量做到系统（整体）效率优先、兼顾公平（个体）。引申出国家抗疫政策，对每一个个体都不抛弃、不放弃，免费治疗，全民免费打疫苗等，把人民的利益放在第一位，引导学生体会我们祖国的伟大，激发学生的爱国情怀。
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系统效率：平均周转时间、平均带权周转时间、系统吞吐量、处理机利用率（整体效率） |
总结 |
综合分析先来先服务算法、短作业优先算法、高响应比算法、多级反馈队列算法，这些经典算法之后，引出对于复杂工程问题的解决思路和方法。 |
通过分析多级反馈队列算法对计算机系统整体效率的提升，引出我国与西方国家的抗疫成效对比，强化“四个自信”。 |
