处理机调度

处理机调度

• 作业

  • 作业是从用户角度出发的，它由用户提交，以用户任务为单位
  • 进程是从操作系统出发的， 由系统生成，是操作系统的资源分配和独立运行的基本单位

• 调度算法时间的计算可以采用画甘特图来进行

  • 在进行处理机调度的性能计算时，题目中给出"作业在时刻0以1，2，3，4，5的顺序到达"时（8.22更新）
    • 此处的顺序到达更多的不是直接上处理机运行
    • 而是更像暂时顺序进入一个就绪队列
      • 当进行诸如FCFS、RR等调度时，顺序出队
      • 但当进行SJF、优先级等调度时，就扫描此就绪队列（此时几乎可以视作同时到达），根据调度算法的条件来上处理机执行
      • 且同时到达SJF的平均周转时间是最短的，注意检验

• 做题时注意看好是等待时间、周转时间还是响应时间

• 做题时注意调度的开始时机，不要忽视零时刻时进行的调度

• 处理机调度

  • 实际调度不会存在处理器为空，就绪队列全满的情况
  • 但实际调度种可以出现处理器为空，阻塞队列全满的状态
    • 此时发生了死锁
  • 当进程处于临界区时， 说明进程正在占用处理机，只要不破坏临界资源的使用规则，就不会影响处理机的调度。
    • 比如， 通常访问的临界资源可能是慢速的外设（如打印机），若在进程访问打印机时，不能进行处理机调度，则系统的性能将非常差。

• 选择调度算法时考虑的准则

  • 公平
    • 确保每个进程获得合理的 CPU 份额
  • 有效
    • 使CPU尽可能地忙碌
  • 响应时间
    • 使交互用户的响应时间尽可能短
  • 周转时间;
    • 使批处理用户等待输出的时间尽可能短
  • 吞吐量
  • 使单位时间处理的进程数尽可能最多

• 时间片轮转

  • 主要目的是使多个交互的用户能够得到及时响应
    • 主要适用于分时系统
      • 响应时间与时间片和用户数成正比
    • 用户交互性好，响应快，改善人机环境，满足用户需求
  • 频繁切换增加了系统开销，吞吐量和周转时间均不如批处理
  • 时钟中断是系统中特定的周期性时钟节拍
    • 操作系统通过时钟中断来确定时间间隔，实现时间的延时和任务的超时
      • 比如，24个时钟中断作为一个时间片，OS每秒发出120次时钟中断（*王道P75 08.*）

• 现代操作系统为了保证能最优，通常根据响应时间、系统开销、进程数量、进程运行时间等因素确定时间片大小

  • 处于运行态的进程用完一个时间片后，其状态会变为就绪态，等待下一次处理器调度。
  • 注意此时的就绪态是进入就绪队列等待，若后面还有进程到达，在此等待进程后上处理机执行完后才执行，做题注意到达时间
  • 进程执行完最后的语句并使用系统调用exit 请求操作系统删除它或出现一些异常情况时，进程才会终止。

• 响应比

  • 综合考虑了每个进程的等待时间和执行时间
    • 对于同时到达的长进程和短进程，短进程会优先执行，以提商系统吞吐量
    • 而长进程的响应比可以随等待时间的增加而提高，不会产生进程无法调度的情况。
  • 可以说响应比是一种使用乘除法构造动态优先数的方法

• 优先级

  • 作业的优先级与长作业、短作业或系统要求资源的多少没有必然的关系
  • 在动态优先级中
    • 随着进程执行时间的增加其优先权随之降低
    • 随着作业等待时间的增加其优先权相应上升

• 多级反馈队列

  • 需要综合考虑
    • 优先级数量、优先级之间的转换规则
    • 就绪队列的数量
      • 影响长进程的最终完成时间
    • 就绪队列的优先级
      • 影响进程执行的顺序
    • 各就绪队列的调度算法
      • 影响各队列中进程的调度顺序
    • 进程在就绪队列中的迁移条件
      • 影响各进程在各队列中的执行时间