10 處理機調(diào)度

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1、操作系統(tǒng)原理第10章進程調(diào)度(處理機調(diào)度)廣東郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機系isdooropen@126.comhttp://grid.hust.edu.cn/smartxu/進程調(diào)度的概念進程調(diào)度的概念系統(tǒng)能夠按照某種算法動態(tài)地將處理機分配給合適的就緒進程，使之執(zhí)行，這一過程稱為進程調(diào)度，實現(xiàn)進程調(diào)度的程序稱為進程調(diào)度程序。進程調(diào)度的功能記住系統(tǒng)中所有進程的狀態(tài)和執(zhí)行情況根據(jù)調(diào)度算法，決定把處理機分配給哪個就緒進程，分配多長時間分配處理機回收處理機進程調(diào)度的概念引起進程調(diào)度的原因正在運行的進程順利地完成任務(wù)而正常結(jié)束。正在運行

2、的進程因出現(xiàn)錯誤或故障而異常結(jié)束。進程提出了IO請求，或需要等待某事件的發(fā)生。進程為實現(xiàn)與其它進程的同步而執(zhí)行了某些原語，如P操作、阻塞原語block導(dǎo)致自己阻塞而離開處理機，或執(zhí)行V操作、喚醒原語wakeup，喚醒了等待隊列中的就緒進程。分時系統(tǒng)中，分配給進程的時間片已用完。在一些系統(tǒng)中，就緒進程的高優(yōu)先級高于運行中的進程時，它可以搶占處理機，從而引起新的進程調(diào)度（這與調(diào)度方式有關(guān)）。進程調(diào)度的概念選擇進程調(diào)度算法的因素系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)或系統(tǒng)的類型進程的類型系統(tǒng)資源的均衡使用及其利用率對用戶的公平程度進程調(diào)度的性能評價處理

3、機的利用率系統(tǒng)吞吐量。指單位時間內(nèi)處理機所完成的進程數(shù)。輪轉(zhuǎn)時間（turnaround）響應(yīng)時間可靠性、進程在就緒隊列中的等待時間與執(zhí)行時間的比值也是一個重要的評價指標(biāo)。進程調(diào)度的類型按運行的進度分長程調(diào)度長程調(diào)度，又叫作業(yè)調(diào)度，或高級調(diào)度，其主要功能是按照某種算法，從存放在系統(tǒng)外存中的作業(yè)隊列中選擇作業(yè)進入內(nèi)存，為它們創(chuàng)建進程、分配必要的資源，并將進程送入就緒隊列，做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備。中程調(diào)度中程調(diào)度，又叫交換調(diào)度，或中級調(diào)度，它能在短期內(nèi)調(diào)整系統(tǒng)的負荷，提高內(nèi)存的利用率和系統(tǒng)吞吐量。它提供“掛起”和“解除掛起”等功能，將

4、那些暫時不能運行的進程從寶貴的內(nèi)存調(diào)到外存上去等待，以減緩內(nèi)存的緊張。在內(nèi)存有空閉時，按照一定的算法，將那些在外存上等待并已獲得了運行條件的進程重新從外存調(diào)入內(nèi)存，并置為就緒狀態(tài)，掛入就緒隊列上等待調(diào)度。。短程調(diào)度短程調(diào)度，又叫進程調(diào)度，或低級調(diào)度，其主要功能是按照某種算法，從就緒隊列中選擇進程，然后將處理機分配給該進程，使之處于運行中。進程調(diào)度的類型按占有處理機的能力分剝奪方式所謂剝奪方式，又稱為可搶占方式，是指當(dāng)一個進程正在處理機上運行時，如果出現(xiàn)了更高優(yōu)先級即更為重要緊迫的就緒進程，系統(tǒng)就立即暫停當(dāng)前進程，強行將處理

5、機分配給更重要緊迫的進程。非剝奪方式非剝奪方式，又稱為不可搶占方式，是指當(dāng)系統(tǒng)把處理機分配給一個進程后，就讓這個進程在處理機上一直運行下去時，直到進程運行完畢或阻塞，或時間片用完，決不允許優(yōu)先級更高的、更重要緊迫的就緒進程強行占用處理機。進程調(diào)度進程調(diào)度的職能進程調(diào)度亦可稱為處理機調(diào)度，它協(xié)調(diào)和控制各進程對CPU的使用。進程調(diào)度算法先來先服務(wù)FCFS輪轉(zhuǎn)調(diào)度分級輪轉(zhuǎn)法優(yōu)先數(shù)法進程調(diào)度時的狀態(tài)圖進程調(diào)度算法先來先服務(wù)調(diào)度算法先來先服務(wù)（Firstcomefirstserved,FCFS）調(diào)度算法是最為簡單的一種進程調(diào)度算法，

6、它根據(jù)進程進入就緒隊列的先后次序來分配處理機，實現(xiàn)的是非剝奪調(diào)度方式。當(dāng)一個進程獲得處理機并運行后，它將一直占用處理機，直到該進程完成其任務(wù)，或因等待某個事件或資源而不能繼續(xù)運行時才釋放處理機。先來先服務(wù)算法簡單，容易實現(xiàn)，但效率較低，因為它實際上只考慮作業(yè)在系統(tǒng)中等待時間的長短，不考慮作業(yè)要求運行時間的長短，可能會造成新來的短作業(yè)需要長時間地等待長作業(yè)的運行，平均周轉(zhuǎn)時間較大。先來先服務(wù)調(diào)度FCFSP1P2…鏈頭Pn?就緒隊列按進程創(chuàng)建的時間先后排序程序2程序1程序n……PCB集合就緒狀態(tài)創(chuàng)建時間就緒狀態(tài)創(chuàng)建時間就緒狀態(tài)

7、創(chuàng)建時間中斷現(xiàn)場保護區(qū)中斷現(xiàn)場保護區(qū)中斷現(xiàn)場保護區(qū)輪轉(zhuǎn)調(diào)度最初的隊列形成可按照FCFS或者按照優(yōu)先級排隊為每個進程分配一個時間片，輪流運行P1P2…鏈頭Pn?程序2程序1程序n……剛從CPU上退下來的進程就緒狀態(tài)調(diào)度信息就緒狀態(tài)調(diào)度信息就緒狀態(tài)調(diào)度信息中斷現(xiàn)場保護區(qū)中斷現(xiàn)場保護區(qū)中斷現(xiàn)場保護區(qū)分級輪轉(zhuǎn)法????輪轉(zhuǎn)?鏈頭指針??FCFS最高優(yōu)先級最低優(yōu)先級次高優(yōu)先級剛從CPU上退下來的進程優(yōu)先級法P1P2…鏈頭Pn?就緒隊列按進程的優(yōu)先級排序程序2程序1程序n……中斷現(xiàn)場保護區(qū)就緒狀態(tài)優(yōu)先級就緒狀態(tài)優(yōu)先級就緒狀態(tài)優(yōu)先級中斷

8、現(xiàn)場保護區(qū)中斷現(xiàn)場保護區(qū)進程調(diào)度時的狀態(tài)調(diào)度時的進程狀態(tài)變遷圖低優(yōu)先數(shù)就緒高優(yōu)先數(shù)就緒運行因等待I/O而阻塞請求I/O首先選擇超過時間片I/O完成其次選擇多處理機調(diào)度多處理機系統(tǒng)簡介多處理機系統(tǒng)的定義在同一個計算機系統(tǒng)中安裝多個處理機，使它們協(xié)調(diào)工作，以完成用戶規(guī)定的任務(wù)。這樣的計算機系統(tǒng)就叫多處理機系