《操作系统》第3章处理机调度与死锁课案.pptx

第三章 处理机调度与死锁 重点 掌握进程调度算法，各适用于何种情况 理解常用的几种实时调度算法 理解产生死锁的原因 掌握银行家算法避免死锁 难点 多道程序设计中的各种调度算法 响应比高者优先调度算法的计算过程 银行家算法 第三章 处理机调度与死锁 知识点 处理机调度及调度算法 多处理机环境下的进程（线程）调度方式 产生死锁的原因和必要条件 预防死锁的方法，死锁的检测与解除 银行家算法 第三章 处理机调度与死锁 处理机是计算机系统中的重要资源 在多道程序环境下，进程数目通常多于处理机的数目 系统必须按一定方法动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程 处理机利用率和系统性能（吞吐量、响应时间）在很大程度上取决于处理机调度 WHAT：按什么原则分配CPU—进程调度算法 WHEN：何时分配CPU —进程调度的时机 HOW：如何分配CPU —CPU调度过程（进程的上下文切换） 第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.2 作业与作业调度 3.3 进程调度 3.4 实时调度 3.5 死锁描述 3.6 预防死锁 3.7 避免死锁 3.8 死锁的检测与解除 3.1.1 处理机调度的层次 高级调度(High Scheduling) 作业调度或长程调度（Long-Term Scheduling） 按一定的原则对外存上处于后备状态的作业进行选择，给选中的作业分配内存、输入/输出设备等必要的资源，并建立相应的进程，放入就绪队列，以使该作业的进程获得竞争处理机的权利。 也称为接纳调度（Admission Scheduling） 时间尺度：通常是分钟、小时或天。 3.1.1 处理机调度的层次 低级调度 进程调度或短程调度（Short-Term Scheduling） 按照某种策略和方法选取一个处于就绪状态的进程，将处理机分配给它。 常见调度方式 非抢占式； 抢占式。 时间尺度：通常是毫秒级的。 由于低级调度算法的频繁使用，要求在实现时做到高效。 3.1.1 处理机调度的层次 中级调度(Intermediate-Level Scheduling) 中程调度(Medium-Term Scheduling) 引入目的 提高内存利用率和系统吞吐量。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。 交换过程 按照给定的原则和策略，将处于外存对换区中的重又具备运行条件的就绪进程调入内存，或将处于内存就绪状态或内存阻塞状态的进程交换到外存对换区。 3.1.1 处理机调度的层次 进程调度的运行频率最高，在分时系统中通常是10～100 ms便进行一次进程调度，因此把它称为短程调度。为避免进程调度占用太多的CPU时间，进程调度算法不宜太复杂。 作业调度往往是发生在一个(批)作业运行完毕，退出系统，而需要重新调入一个(批)作业进入内存时，故作业调度的周期较长，大约几分钟一次，因此把它称为长程调度。由于其运行频率较低，故允许作业调度算法花费较多的时间。 中级调度的运行频率基本上介于上述两种调度之间，因此把它称为中程调度。 3.1.2 处理机调度算法的目标 处理调度算法的共同目标 资源的利用率 公平性 平衡性 策略强制执行 3.1.2 处理机调度算法的目标 基本术语 到达时间 作业进入后备作业队列或新创建进程进入就绪队列的时刻； 服务时间 作业（进程）占用处理机的时间 开始时间 作业被创建进入就绪队列或进程首次占有处理机的时刻 完成时间 用户获得作业执行结果的时刻。 3.1.2 处理机调度算法的目标 批处理系统的目标 平均周转时间短 周转时间，指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔(称为作业周转时间)。它包括四部分时间： 作业在外存后备队列上等待(作业)调度的时间； 进程在就绪队列上等待进程调度的时间 进程在CPU上执行的时间； 进程等待I/O操作完成的时间。 周转时间=完成时间-到达时间 3.1.2 处理机调度算法的目标 批处理系统的目标 平均周转时间短 平均周转时间 带权周转时间：进程（或作业）的周转时间T与系统为它提供服务的时间TS之比，即W=T/TS 。 平均带权周转时间 带权周转时间=周转时间/服务时间 3.1.2 处理机调度算法的目标 批处理系统的目标 系统吞吐量高 吞吐量指单位时间内系统所完成的作业数 作业调度的方式和算法对吞吐量的大小有较大影响 处理机利用率高 各类资源的平衡利用 使内存、外存和I/O设备的利用率高 3.1.2 处理机调度算法的目标 分时系统的目标 响应时间快 响应时间，从用户通过键盘提交一个请求开始，直至系统中首次产生响应为止的时间 交互式系统用周转时间衡量不是最佳 均衡性 系统响应时间的快慢与用