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第4章处理机调度 4.1分级调度 4.2作业调度 4.3进程调度 4.4调度算法 4.5算法评价 4.6实时系统调度方法 处理机调度概述 早期的计算机系统： 不存在处理机分配和调度 因为是一个作业独占 不同的现代操作系统提供的性能对CPU管理的要求 多道批处理系统： 增加作业的吞吐率 就要提高处理机的效率 作业搭配合理，充分利用系统资源 分时系统 交互式工作，必须提供较快的响应时间 必须考虑的时每个用户得到处理机的均等性 实时系统 处理机的响应时间 可见，操作系统的要求不同，处理机的管理策略也不同 处理机调度概述 衡量调度策略的指标 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要的时间 吞吐率：是指再给定时间内，一个计算机系统所完成的总工作量 响应时间：交互式进程从提交一个请求(命令)到接收到响应之间的时间间隔称响应时间 设备利用率：主要是指输入输出设备的使用情况 4.1分级调度 作业的概念 作业:一个作业是指在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作 作业的过程有：提交、执行和输出等过程 作业执行过程要经过多级调度： 作业调度 交换调度 进程调度 线程调度 作业的状态及其转换 提交状态： 一个作业在其处于从输入设备进入外部存储器的过程，称为提交状态 处于提交状态的作业，其信息没有全部进入系统，所以不能被调度进程选取 收容状态（也叫后备状态）： 输入管理程序不断将作业输入到输入井中，此时作业的信息正在从输入设备上预输入 此时作业预输入结束但尚未被创建进程（不能执行），作业的 全部信息已经输入到输入井中 作业的状态及其转换 作业调度（高级调度(High Scheduling) ）： 作业调度程序从后备作业中选取若干个作业到内存投入运行 在每次执行作业调度时，都须做出以下两个决定。 1) 接纳多少个作业 2) 接纳哪些作业 作业的执行状态： 就绪：准备就绪 等待：等待资源 由进程调度决定执行那个作业真正执行 作业的状态及其转换 完成状态： 作业运行完毕，但是其所占用的资源并没有完全被系统回收 系统还需要做善后处理 4.1.2 调度的层次 处理机调度：就是处理机的分配问题 参与进程调度的资格：必须是除处理机之外的所有资源都已经满足，也就是处于就绪状态。这些资源包括 内存 外设 相关的数据结构 4.1.2 调度的层次 处理机调度层次（4级）： 作业调度 交换调度 进程调度 线程调度 4.1.2 调度的层次 作业调度（高级调度(High Scheduling) ）：作业调度程序从后备作业中选取若干个作业到内存投入运行 在每次执行作业调度时，都须做出以下两个决定。 1) 接纳多少个作业 2) 接纳哪些作业 4.1.2 调度的层次 交换调度（中级调度又称中程调度(Medium-Term Scheduling) ） ： 引入中级调度的主要目的，是为了提高内存利用率和系统吞吐量。 为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存资源，而将它们调至外存上去等待，把此时的进程状态称为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件、且内存又稍有空闲时，由中级调度来决定把外存上的哪些又具备运行条件的就绪进程，重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上等待进程调度。 4.1.2 调度的层次 进程调度（低级调度）： 主要功能是决定哪些进程获得CPU进行工作。 系统同时必须进行进程上下文切换 并建立相应的执行环境 有两类低级调度方式： 第一类称剥夺方式： 高优先级剥夺原则（被剥夺的进程加入到就绪队列的最前面） 时间片剥夺原则 短作业(进程)优先原则 第二类称非剥夺方式 某进程或线程占有CPU后不再出让，直到运行结束或发生了某事件不能继续运行 4.1.2 调度的层次 不同的操作系统具有不同的调度 多道批处理系统存在： 作业调度 进程调度 分时系统和实时系统中存在： 进程调度 交换调度 线程调度 不存在作业调度，因为为了缩短时间，作业是直接建立在内存中 4.1.3作业与进程的关系 作业(JOB)：是用户提交给OS计算的一个独立任务 例如： 一次计算 一次控制过程 作业的四个阶段： 提交、收容、执行和完成 是一个动态的概念 关系： 作业是任务实体，是用户提交给OS计算的一个独立任务； 进程是完成任务的执行实体；是系统分配资源的基本单位； 没有作业任务，进程无事可干，没有进程，作业任务没法完成。 一个作业总是由一个以上的进程构成； 作业概念更多地用在批处理操作系统，而进程则可以用在各种多道程序设计系统。 4.2作业调度 作业调度主要完成的状态变换 完成作业从后备作业到执行状态的转变 完成从执行状态的转换 4.2.1作业调度功能 (1)