四处理机调度-广西大学计算机与电子信息学院.ppt

第四章 处理机调度 主讲：陈笑蓉 贵州大学计算机科学与技术学院 在多道程序环境下，进程的数目往往多于处理器的数目，多个进程共享处理机资源就必然引起对处理机的竞争，这就要求操作系统采取一定的策略（调度算法），动态地将处理机分配给各个进程使之能够执行。 主要内容 调度的层次 调度的功能及时机 进程调度的方式 调度原则与评价指标 调度算法 1．先来先服务（First Come First Serve）算法FCFS 2．最短作业优先（Shortest Job First）算法SJF 3．最高响应比优先（Highest Response ratio Next）算法HRN 4．轮转（Round Robin）算法RR 5．最高优先级（Highest Priority First）算法HPF 6．多级反馈队列（round robin with multiple feedback）调度算法 4.1 调度的层次 高级调度（high level scheduling）——作业调度或长程调度，它决定从外存的后备队列中的选出哪些作业调入内存，并为它建立一个或多个就绪进程，准备执行。 中级调度（intermediate level scheduling）——在内存和外存交换区之间换出被阻塞的进程，换进被选中要执行的进程，从而达到扩充内存容量的目的 。 低级调度（low level scheduling）——进程调度或短程调度。进程调度的任务是按照调度算法从就绪进程队列中选择一个来执行 。 4.2 调度的功能及时机 1．作业调度的功能及时机 作业调度由作业调度程序实施，作业调度程序要实现完成以下功能： （1）按照采用的调度策略，根据系统资源的当前的情况以及作业对资源的需求，从后备队列中选择一个或多个作业准备投入运行； （2）为选中的作业分配内存及其他所需的资源； （3）为选中的作业创建一个或多个进程，将进程载入内存使之就绪。 一般来说，在下列情况下会产生作业调度： （1）如果系统最大可支持m道作业运行，而当前系统中运行的作业数n＜m，并且后备队列中有作业，则进行作业调度； （2）如果有一个作业运行结束而被撤消后，并且后备队列中有作业，则进行进程调度； （3）在分时系统中，如果一个用户提交的作业的作业名和口令通过验证，则转作业调度。 2．进程调度的功能及时机 （1）记录进程的执行情况。 （2）选择可以分派处理机的进程。 （3）进行进程上下文切换。 进程调度的时机与引起调度的原因及调度的方式有关 ： （1）正在执行的进程正常结束执行或因发生某种事件而不能继续运行下去，需要重新调度一个进程执行。 （2）执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行时，要重新调度。 （3）在进程通信或同步过程中，执行了某种原语操作，如P、V操作等，要重新调度。 （4）在可剥夺式调度中，有一个比当前运行进程优先权更高的进程进入就绪队列时，为保证其立即获得CPU，要重新调度。 （5）分时系统中，时间片用完，要重新调度。 4.3 进程调度的方式 CPU周期——一个进程在CPU上的一次连续执行过程。 一个CPU周期由进程自己终止。当进程需要等待某个事件而进入等待状态时，便终止了它的当前CPU周期。待事件到来后，进程将开始下一个CPU周期。进程执行完毕进入停止状态则终止了它的最后一个CPU周期。可见，一个进程在并发执行过程中通常有若干个离散的且长短不等的CPU周期。 当当前进程执行完它的一个CPU周期时，系统及时把CPU转交给另一个进程去执行它的CPU周期，这时导致进程调度的基本原因。 1．剥夺方式（Preemptive Mode） 2．非剥夺方式（Non-Preemptive Mode） 剥夺方式 剥夺方式（Preemptive Mode） ——剥夺方式也称为抢占方式，其含义是当一个作业或进程正在执行它的一个CPU周期期间，系统可基于某种原则强行分割该进程的当前CPU时值，即强行剥夺现行进程正占用的CPU，并把CPU分配给其它进程 。 剥夺原则包括： 优先级原则 短进程优先原则 时间片原则 强制性剥夺 非剥夺方式 非剥夺方式（Non-Preemptive Mode） ——非剥夺方式也称非抢占方式，采用这种调度方式时，一旦把处理机分配给某个作业或进程后，便让该进程一直执行，直到该进程执行完成或等待某事件而被阻塞时，才把CPU分配给其他进程，决不允许其他进程抢占已分配出去的CPU。 4.4调度原则与评价指标 调度算法即调度策略是处理机调度的关键，选择的算法是否合适直接影响到调度性能的优劣。选择什么样的调度算法要考虑系统的设计目标 。 系统的吞吐量、资源利用率：批处理系统 公平性和及时响应：分时系统 调度一般应尽量兼顾