操作系統(tǒng)課件5.ppt

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1、第六章處理機(jī)調(diào)度6.1處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度(一)批處理系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度在多用戶批處理操作系統(tǒng)中，對(duì)處理機(jī)的分配分為兩級(jí):作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度。(二)多任務(wù)操作系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度系統(tǒng)將用戶提交的任務(wù)處理為進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程又可以創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程，這些進(jìn)程都是分配資源和處理機(jī)的單位。(三)多線程操作系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度系統(tǒng)為進(jìn)程分配它所需要的資源，而處理機(jī)的分配單位則為線程。6.2作業(yè)調(diào)度6.2.1作業(yè)的狀態(tài)提交狀態(tài)；后備狀態(tài)；執(zhí)行狀態(tài)；完成狀態(tài)6.2.2作業(yè)調(diào)度的功能作業(yè)調(diào)度的主要任務(wù)是完成作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)和從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。作業(yè)調(diào)度功能：1.記錄已進(jìn)入系統(tǒng)的各作業(yè)的情況

2、（JCB，JobControlBlock）；2.按一定的調(diào)度算法，從后備作業(yè)中選擇一個(gè)或幾個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)存；3.為被選中的作業(yè)創(chuàng)建進(jìn)程，并且為其申請(qǐng)系統(tǒng)資源；4.作業(yè)結(jié)束后作善后處理工作。6.2.3作業(yè)控制塊（JCB，JobControlBlock）每個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)由系統(tǒng)為其建立一個(gè)作業(yè)控制塊JCB(JobControlBlock)，它是存放作業(yè)控制和管理信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要信息見右圖。6.2.4調(diào)度性能的衡量作業(yè)調(diào)度算法規(guī)定了從后備作業(yè)中選擇作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)存的原則，這些原則的性能如何，就是本節(jié)所討論的問題。一、確定調(diào)度算法時(shí)應(yīng)考慮的因素1.應(yīng)與系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)目標(biāo)一致2.

3、考慮系統(tǒng)中各種資源的負(fù)載均勻3.保證作業(yè)的執(zhí)行4.對(duì)一些專用資源的使用特性的考慮二、調(diào)度性能的衡量通常采用平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間：ti=tci-tsiti:作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間tci：作業(yè)完成時(shí)間tsi:作業(yè)提交時(shí)間6.2.5先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法和短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法：先來(lái)先服務(wù)算法是按作業(yè)來(lái)到的先后次序進(jìn)行調(diào)度的，換句話說，調(diào)度程序每次選擇的作業(yè)是等待時(shí)間最久的，而不管作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短。這種調(diào)度算法突出的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但效率較低，在一些實(shí)時(shí)的系統(tǒng)和一般應(yīng)用程序中采用這種算法的較多。短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法考慮作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，每

4、次總是選擇一個(gè)運(yùn)行時(shí)間最小的作業(yè)調(diào)入內(nèi)存（系統(tǒng)）.在一般情況下這種調(diào)度算法比先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法的效率要高一些。實(shí)現(xiàn)相對(duì)先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法要困難些，如果作業(yè)的到來(lái)順序及運(yùn)行時(shí)間不合適，會(huì)出現(xiàn)餓死現(xiàn)象，例如，系統(tǒng)中有一個(gè)運(yùn)行時(shí)間很長(zhǎng)的作業(yè)JN，和幾個(gè)運(yùn)行時(shí)間小的作業(yè)，然后，不斷地有運(yùn)行時(shí)間小于JN的作業(yè)的到來(lái)，這樣，作業(yè)JN就得不到調(diào)度而餓死。另外，作業(yè)運(yùn)行的估計(jì)時(shí)間也有問題。116.2.6其它幾種調(diào)度算法響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法：先來(lái)先服務(wù)和短作業(yè)優(yōu)先算法都有其片面性，先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法只考慮作業(yè)的等待時(shí)間，而忽視了作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，短作業(yè)優(yōu)先算法則相反，只考慮了作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，而

5、忽視了作業(yè)的等待時(shí)間。響應(yīng)比高者優(yōu)先調(diào)度算法是介于這兩種算法之間的一種拆衷的算法。這樣算法從理論上講是比較完備的，但作業(yè)調(diào)度程序要統(tǒng)計(jì)作業(yè)的等待時(shí)間，使用用戶的估計(jì)的運(yùn)行時(shí)間，并要作浮點(diǎn)運(yùn)算（這是系統(tǒng)程序最忌諱的）浪費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，這是系統(tǒng)程序所不允許的。優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法是終合考慮各方面的因素（作業(yè)等待時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、緩急程度，系統(tǒng)資源使用等），給每個(gè)作業(yè)設(shè)置一個(gè)優(yōu)先數(shù)，調(diào)度程序總是選擇一個(gè)優(yōu)先數(shù)最大（或者最?。┑淖鳂I(yè)調(diào)入（系統(tǒng)）內(nèi)存。這種算法實(shí)現(xiàn)的困難在于如何綜合考慮，這些因素之間的關(guān)系怎樣處理。6.3進(jìn)程調(diào)度6.3.1調(diào)度/分派結(jié)構(gòu)處理機(jī)分配由調(diào)度和分派兩個(gè)

6、功能組成。調(diào)度：組織和維護(hù)就緒進(jìn)程隊(duì)列。包括確定調(diào)度算法、按調(diào)度算法組織和維護(hù)就緒進(jìn)程隊(duì)列。分派：是指當(dāng)處理機(jī)空閑時(shí)，從就緒隊(duì)列隊(duì)首中移一個(gè)PCB，并將該進(jìn)程投入運(yùn)行。調(diào)度與進(jìn)程控制和進(jìn)程通信的功能有密切的聯(lián)系，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程阻塞時(shí)，這種進(jìn)程將進(jìn)入相應(yīng)的等待隊(duì)列中，并讓出CPU，調(diào)用進(jìn)程分派程序選擇一個(gè)就緒進(jìn)程占用CPU；當(dāng)一進(jìn)程被喚醒時(shí)，這種進(jìn)程將插入到就緒進(jìn)程隊(duì)列中。在一般的操作系統(tǒng)教材中把上述功能稱為進(jìn)程調(diào)度。6.3.2進(jìn)程調(diào)度的功能1.記錄和保持系統(tǒng)中所有進(jìn)程的有關(guān)情況和狀態(tài)特征有關(guān)進(jìn)程調(diào)度的信息是記錄在PCB中的，在進(jìn)程調(diào)度中用到的主要是進(jìn)程的狀態(tài)、調(diào)度優(yōu)先級(jí)（優(yōu)先數(shù)）

7、、就緒進(jìn)程隊(duì)列等。2.決定分配（處理機(jī)）策略確定進(jìn)程調(diào)度的策略，例如，先來(lái)先服務(wù)、優(yōu)先數(shù)調(diào)度策略，調(diào)度策略的不同，組織就緒進(jìn)程隊(duì)列的方式也不同。先來(lái)先服務(wù)調(diào)度策略，就緒隊(duì)列要按等待時(shí)間大到小的順序排隊(duì)；優(yōu)先數(shù)調(diào)度，則就緒進(jìn)程隊(duì)列要按優(yōu)先數(shù)的升序（或降序）的方式排隊(duì)等等。3.實(shí)施處理機(jī)的分配當(dāng)現(xiàn)行程序不能再繼續(xù)運(yùn)行。或者有理由認(rèn)為應(yīng)把處理機(jī)用于另一進(jìn)程時(shí)，就進(jìn)人處理機(jī)分派程序。調(diào)度時(shí)機(jī)可有以下幾種可能:（1）進(jìn)程完成其任務(wù)時(shí)。（2）在一次管理程序調(diào)用之后，該調(diào)用使現(xiàn)行程序暫時(shí)不能繼續(xù)運(yùn)行時(shí)。（3）在一次出