民國115年 高考三級 電子工程 計算機概論
第4題
在多執行緒（multithread）的作業系統，可能會有飢餓（starvation）或死 結（deadlock）的問題，請問它們各自是怎樣的情況會造成這樣的問題…
題目
在多執行緒（multithread）的作業系統，可能會有飢餓（starvation）或死 結（deadlock）的問題，請問它們各自是怎樣的情況會造成這樣的問題。 請各提出一個解決的方法，並說明為何可以解決問題。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、飢餓（Starvation）的成因：又稱無限延遲（indefinite blocking），指某個行程雖未被死結卡住，卻因排程或資源分配不公平而長期得不到 CPU 或資源。常見於優先權排程（priority scheduling）下低優先權行程永遠被高優先權搶先、最短工作優先（SJF）下長工作不斷被短工作插隊、或讀寫鎖（reader-writer lock）中寫者被源源不絕的讀者餓死。
- 二、飢餓的解決方法：採用老化（aging）機制，讓等待越久的行程優先權逐步提升，最終必然能取得資源；或在排程器中設定公平佇列（fair queueing）、保證每個行程的最低服務比例。之所以有效，是因為它把「等待時間」轉化為可累積的優勢，打破高優先權永遠勝出的不公平結構，使任何行程的等待時間有上限。
- 三、死結（Deadlock）的成因：指兩個以上行程互相持有對方所需的資源並等待對方釋放，形成循環等待而永無進展。發生需同時滿足四項必要條件（Coffman conditions）：互斥（mutual exclusion）、持有並等待（hold and wait）、不可搶占（no preemption）、循環等待（circular wait）。例如執行緒 T1 持有鎖 L1 等 L2，T2 持有 L2 等 L1。
- 四、死結的解決方法：可採預防、避免、偵測與復原三種層次。最實用的是「資源排序法」——為所有鎖編號，規定只能依固定順序取得鎖，如此循環等待不可能形成，直接破壞四條件之一；亦可採銀行家演算法（Banker's algorithm）在分配前檢查是否處於安全狀態（safe state），或定期偵測後以回滾、強制釋放資源復原。
- 五、比較與建議：老化只調整優先順序，成本低但需注意即時系統的優先權語意；鎖排序屬靜態規範，實作簡單且無執行期負擔，但需全域遵守；銀行家演算法需事先知道最大需求，實務彈性較差。考生宜點出「飢餓是公平性問題、死結是進度問題」，兩者成因與對策層次不同，避免混為一談。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。