【文档说明】计算机操作系统(第四章)课件.ppt，共(19)页，105.500 KB，由小橙橙上传

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第四章处理机调度衡量处理机调度策略的几个常用指标：周转时间：将一个作业提交给计算机系统后到该作业的结果返回给用户所需的时间。吞吐率：指在给定的时间内，一个计算机系统所完成的工作总量。响应时间：指从用户发出一个命令到计算机系统把相应的执行结果返回给用户所需要的时间。设备利用率：指输入输出

设备的使用情况。§4.1分级调度4.1.1作业状态及其转换4.1.2调度的层次1.作业调度(宏观调度、高级调度）任务：按一定的原则对处于外存输入井中的后备作业进行选择，给选出的作业分配内存、设备等必须资源，并建立相应的进程。在作业运行完毕后进行相应的善后工作。2.交换调度（中

级调度）任务：按给定的原则和策略，将处于外存交换区的就绪状态或挖、外存等待状态的进程调入内存，或把处于内存就绪状态或内存等待状态的进程交换到外存交换区。3.进程调度（微观调度、低级调度）任务：按照某种策略和方法选取一

个处于就绪状态的进程占用处理机，并进行相应的上下文切换以建立与占用处理机进程相适应的执行环境。§4.2作业调度4.2.1作业调度的具体功能（1）记录系统中各作业的状况；（2）从后备作业队列中挑选一部分作业投入运行；（3）为被选中作业做好执行前的准备工作；（4）在作业执行结

束时做善后工作。4.2.2作业的调度目标与性能衡量1.调度目标（1）具有公平性（2）具有较高的设备利用率（3）具有较高的吞吐率（4）具有较快的相应时间4.线程调度2.衡量标准批处理系统：主要考查作业的周转时间分时系统：主要考察系统的平均响应时间实时系统：主要考察系统对特定事件的响应时

间（1）周转时间和平均周转时间：（2）带权周转时间和平均带权周转时间==niiTnT11riwisieiiTTTTT+=-=riiiTTW/===niiWnW11§4.3进程调度4.3.1进程调度的功能（1）记录系统中所有进程的执行

情况（2）选择占有处理机的进程（3）进行进程上下文切换4.3.2进程调度的时机（1）正在执行的进程执行完毕（2）执行中的进程调用阻塞原语阻塞自己（3）使用P操作因资源不足被阻塞或使用V操作激活了等待资源的进程队列（4）执行中进程提出I/O请

求后被阻塞（5）分时系统中时间片已经用完（6）在执行完系统调用返回用户进程时（7）高优先级的进程到达4.3.3进程上下文切换步骤：（1）决定是否做上下文切换（2）保存当前进程的上下文（3）选择进程（4）恢复或装配所选进程的上下文，交CPU的控制权4.3.4进程调度性能评价1、定性衡量

（1）调度的可靠性（2）调度的简洁性2、定量衡量（1）CPU的利用率（2）进程的等待时间和执行时间之比§4.4调度算法1、先来先服务（FCFS）调度算法基本思想及作法：按作业（进程）到达时间先后顺序依次使用处理机。2、时间片轮转法基本思想及作法：把CPU的处理时间分成固定大小的时间片，

如果一个进程在调度中被选中后，用完系统规定的时间片仍然未完成要求的任务，则让出处理机并把它排到就绪队列的末尾，等待下一次调度。同时进程调度进程又去调度当前就绪队列队首的第一个进程或作业投入运行。时间片大小对系统性能的影响：设时

间片为t(恒定),进程上下文切换时间为q，当前进程数为n,响应时间为R,则有：R=(n-1)*（q+t)≈n*(q+t)系统效率：时间片的选取将影响系统开销和响应时间：（1）t过短，处理机剥夺次数太多，进程上下文切换次数增加，导致系统开销增大；（2）t过长，易使就绪进程在一个时间片内完成，调度蜕

化为先来先服务；（3）t值的确定；近似为：t=R/Nmax,其中Nmax为就绪队列所允许的最大进程数。tqq+3、短作业优先法（SJF）（抢占和非抢占策略）基本思想及作法：按作业估计运行时间长短来组织后备作业队列，作业调度程序首先挑选运行时

间最短的作业投入运行。目的是为了提高系统的吞吐率。缺点：无法满足公平性。4、最短剩余时间优先法（抢占策略）基本思想和作法：作业调度程序在有新作业进入后备队列时，重新挑选剩余运行时间最短的作业投入运行。5、最高响应比优先法（HRN）基本

思想和作法：它同时兼顾每个作业等待时间和运行时间两个方面的因素，挑选响应比最高的作业投入运行。响应比计算公式：设R表示响应比，W代表作业等待时间，T代表作业运行时间，则有：R=(W+T)/T=1+W/T它是FCFS和SJF两种算法的一种折中算法，比较好的满足了短

作业用户和长作业用户的要求。6、优先级调度算法挑选优先级最高的作业投入运行。优先级分为静态优先级和动态优先级两种：（1）静态优先级确定原则：作业优先级的确定：（1）根据用户要求或用户身份确定作业的优先级（2）根据作业类型确定作业的优先级I/O型作业CPU型作业原则上，I/O型

作业的优先级高于CPU作业的优先级（3）根据作业需要资源的多少确定作业的优先级，原则上资源需要多的作业其优先级低于资源需要少的作业的优先级进程优先级的确定（1）按进程的属性确定把进程分为系统进程和用户进程，系统进程的优先级应高于用户进程的优先级（2）按进程的类型

可把进程分为I/O型进程和CPU型进程及I/O与CPU均衡的进程，一般情况下，I/O型进程的优先级最高，I/O与CPU均衡型进程优先级次之，CPU型进程优先级最低。（3）其它方法2．动态优先级进程动态优先级确

定原则：（1）根据进程占有CPU的时间长短来决定，进程占有CPU时间越长其优先级越低；4.3.7多级反馈队列调度算法该调度算法时间片轮转法的发展，它的出发点是：（1）为提高系统吞吐量而照顾短作业；（2）为得到较好的I/O设备利用率和对交互用户的及时响应而照顾I/O型作业；（3）根据运行情况动态的

考虑作业的性质，并根据其当前运行性质进行相应的调度多级反馈队列调度法实现的基本思想和方法如下：（2）根据进程等待CPU时间长度来决定，进程在就绪队列中等待时间越长，其优先级越高；（2）各级队列中的进程具有不同的时间片。优先级最高队列中进程时间片最小，随着队列级别增加其进程的时间片增加

；（3）各级队列均按FCFS服务原则排序；（4）同一队列中进程调度方法：新进入的进程加入到第一级就绪队列的末尾。每级队列中的进程按FCFS方法分给处理机，并运行一个相应于该队列的时间片。如果该进程在这个时间片中完成了全部工作或因等待事件或等待I/O操作而放弃处

理机，则该进程撤离系统(完成任务)（1）系统中有多个就绪队列，每个队列对应一个调度级别，各级有不同的优先级别。第一级队列优先级最高，以下各级队列优先级逐次减低；（5）不同队列调度方法：只有高优先级队列为空才调度下一级就绪队列；最低优先级队列采用时间片轮转法调度；（6）当比运行

进程更高级别的队列中到来一新进程时，它将抢占运行进程的处理机。被抢占的进程回到原队列的末尾。该算法对终端用户、短作业和长作业都能获得较好的响应。或进入相应的阻塞队列，从而离开就绪队列。若进程使用完时间片后仍然要求运行（也没有I/O请求），则该进程

被抢占处理机，同时将它放入下一级（优先级降低）就绪队列的末尾；（多级反馈图）使用CPU使用CPU使用CPU第一级第二级第n级§4.6实时系统调度方法4.6.1实时系统的特点硬实时任务：要求系统必须完全满足任务的时限要求。软实时任务：允

许系统对任务的时限要求有一定的延迟。实时系统的特点：（1）有限等待时间（决定性）（2）有限响应时间（3）用户控制（4）可靠性高（5）系统出错处理能力强实时系统应具有的能力：（1）高的进程或线程切换速度（2）快速的外部中断响应能力（3）基于优先级的随时抢占式调度策略4.6.2实时调度

算法的分类1.静态表格驱动法2.静态优先级驱动抢先式调度算法3.动态计划调度算法4.尽力而为调度算法4.6.3时限调度算法与频率单调调度算法1.时限调度算法：以满足用户要求时限为调度原则的算法。实用于非周期性任务调度基本思想：按用户的时限要求顺序设置优先级，优先级高者占据处理机。2

.频率单调调度算法：其基本原理是频率越低的任务其优先级越低。实用于周期性任务的调度。§4.6实时系统调度方法