第三章 处理机调度与死锁1

3.1处理机调度相关基本概念

1、处理机调度:多道程序环境下,动态的把处理机分配给就绪队列中的一个进程使之执行。

2、三级调度:

•高级调度(High Scheduling)

•中级调度(Intermediate-Level Scheduling)

•低级调度(Low Level Scheduling)

3、高级调度

1)决定外存后备队列中的哪些作业调入内存;

2)为它们创建进程、分配必要的资源;

3)将新创建的进程排在就绪队列上,准备执行。

4)系统运行并不一定存在高级调度

4、低级调度

1)是最基本的一种调度,在三种基本OS中都有。

2)进程调度方式(重点)

(1)非抢占方式(Non-preemptive Mode)

  一旦处理机分配给某进程,该进程一直执行。决不允许其他进程抢占已分配运行进程的处理机。

(2)抢占方式(PreemptiveMode)

  允许调度程序根据某种原则,暂停某个正在执行的进程,将处理机重新分配给另一进程。


进程调度方式比较

5、中级调度

1)引入目的:提高内存利用率和系统吞吐量。根据条件将一些进程调出或再调入内存。

2)三种调度的频率和复杂度

进程调度:运行频率最高,算法不能太复杂,以免占用太多的CPU时间。分时系统通常10~100ms便进行一次。

作业调度:一个作业运行完毕退出系统时即触发重新调度一个新作业入内存,周期较长,大约几分钟一次。因而也允许作业调度算法花费较多的时间。

中级调度:运行频率基本上介于上述两种调度之间。

6、调度队列模型

①仅有进程调度的调度队列模型

②具有高级和低级调度的调度队列模型

③同时具有三级调度的调度队列模型

7、选择调度方式和调度算法的若干准则

1)面向用户的准则

(1)周转时间短:

�总的等待时间Tw = 在后备队列中等待 + 就绪队列上等待+阻塞队列中等待(等待I/O操作用时)

�周转时间T=Ts+Tw

�带权周转时间W= T/Ts

�平均周转时间、平均带权周转时间(n个作业求平均)

(2)响应时间快

(3)均衡性

(4)截止时间的保证

(5)优先权准则

2)面向系统的准则

系统吞吐量高:批处理系统的重要指标。

单位时间内所完成的作业数,跟作业本身(与作业平均长度密切相关)和调度算法都有关系;

处理机利用率好(主要针对大中型主机)

各类资源的平衡利用(主要针对大中型主机)


3.2常用调度算法


1、调度的实质就是一种资源分配。

2、先来先服务调度算法FCFS

1)一种最简单的调度算法,按先后顺序进行调度。既可用于作业调度,也可用于进程调度。

2)按照作业提交,或进程变为就绪状态的先后次序分派CPU;

3)新作业只有当当前作业或进程执行完或阻塞才获得CPU运行

3、 短作业(进程)优先调度算法SJF/SPF

1)优点:

通过上表可见采用SJF/SPF算法,平均周转时间、平均带权周转时间都有明显改善。SJF/SPF调度算法能有效的降低作业的平均等待时间,提高系统吞吐量。

2)方式:

分抢占和非抢占两种方式,上例为简单的非抢占式。

4、高优先权优先调度算法HPF

1)分两种方式:

非抢占式优先权算法

抢占式优先权算法     关键点:新作业产生时

2)优先权的类型

静态优先权

动态优先权

3)高响应比优先调度算法HRRN

优先权 =(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间

     = 响应时间 / 要求服务时间

5、基于时间片的轮转调度算法RR

1)分时系统新需求:及时响应用户的请求;采用基于时间片的轮转式进程调度算法。

2)时间片轮转算法

(1.将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则,排成一个队列。

(2.每次调度时将CPU分派给队首进程,让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。

(3.在一个时间片结束时,发生时钟中断。

(4.调度程序据此暂停当前进程的执行,将其送到就绪队列的末尾,并通过上下文切换执行当前就绪的队首进程。

(5.进程阻塞情况发生时,未用完时间片也要出让CPU

3)多级反馈队列算法FB

(1)特点:多个就绪队列,循环反馈      动态优先级、时间片轮转

6、总结1:

各算法进行比较

7、总结2

几种常用调度算法的比较


3.3实时调度

一、实现实时调度的基本条件

1、提供必要的信息

2、系统处理能力足够强

3、采用抢占式调度机制

4、具有快速切换机制

二、实时调度算法的分类

1、根据实时任务的性质

1)硬实时调度算法

2)软实时调度算法

2、按调度方式

1)非抢占调度算法

2)抢占调度算法

3、根据调度时间不同

1)静态调度算法

2)动态调度算法

4、多处理机环境下

1)集中式调度

2)分布式调度

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