操作系统课件作者吴小平第3章节.ppt

1．低级调度 低级调度又称为短程调度，在没有引入线程的操作系统中被称为进程调度，而在多线程操作系统中被称为线程调度。低级调度的功能是根据某种原则，将处理机分配就绪队列中的某个进程或线程，然后进行进程（线程）切换，使选中的进程（线程）执行。 低级调度是操作系统中最基本的一种调度，是操作系统中最核心的部分，各种操作系统中都必须配置这级调度。由于低级调度十分频繁，其调度策略的优劣直接影响整个系统的性能，因此，用于低级调度的这部分代码必须精心设计，且常驻内存。 低级调度需要解决以下几个问题： （1）调度算法如何确定 （2）即调度时机 （3）如何将处理机分配给选中的进程（线程） （4）进程（线程）切换。 低级调度是各类操作系统必须具备的一种调度。在最简单的分时操作系统和实时操作系统中，可以只设置低级调度。与低级调度相关联的进程（线程）队列称为就绪队列。就绪队列可以按照多种方式进行组织（FIFO原则、优先权原则、短进程优先原则），若按先进先出原则组织，并采用时间片原则进行调度，则只有低级调度的处理机调度模型如图3-2所示。 2．高级调度 高级调度又称为长程调度、接纳调度、作业调度。该调度与作业有关。 作业：用户交给计算机所做的工作，由程序、数据和作业说明书三部分组成。 作业类型： （1）交互式作业（终端作业或联机作业） 这类作业主要出现在分时系统和个人计算机中，作业常通过命令方式提供，作业直接提交到内存。 （2）批处理作业（脱机作业） 这类作业要求用户预先将作业的三部分准备好，然后在系统的控制下通过某种作业输入方式（脱机输入方式、SPOOLing方式等）将它们提交到外部辅助存储器上，同时为该作业申请一个作业控制块JCB，于是，一个作业被建立起来。批处理作业建立起来后，以后的启动运行就不再需要用户干预，系统会根据作业说明书来控制作业的执行过程。 把外存中的作业按一定的方式组织成队列形式，称为后备队列。 高级调度就是根据一定的调度算法，从后备队列中选择若干作业，将它们调入内存，为它们创建进程，并分配除CPU之外的其他资源，然后将新创建的进程插入就绪队列，等待低级调度。高级调度是批处理操作系统特有的调度。 高级调度程序需要完成以下几方面工作： （1）记录系统中各个作业的情况 （2）按照某种作业调度算法从外存的后备队列中挑选若干作业 （3）为选中的作业分配必须的资源，如内存、外设等 （4）为选中的作业创建进程 （5）作业结束后进行善后处理工作 作业经由高级调度调入内存，为它们分配资源，建立进程，插入就绪队列之后，还需要经过低级调度才能获得处理机而执行。具有高级和低级两级调度的处理机调度模型如图3-3所示。 在具有两级调度的模型中，低级调度常采用最高优先权优先调度算法，就绪队列可能有两种组织方式： （1）优先权队列 队首进程（线程）是当前优先权最高的就绪进程（线程），进程（线程）进入就绪队列时，将根据优先权的高低插入到队列的相应位置上。对于这种就绪队列，低级调度程序总是将处理机分配给队列的第一个进程（线程），因此调度效率较高。优先权队列是最常用的就绪队列形式。 （2）无序链表 就绪队列按照FIFO原则组织，进程进入就绪队列总是插入到队尾，每次低级调度需要在就绪队列中查找当前优先权最高的就绪进程，再将处理机分配给它，因此调度效率较低。这种就绪队列使用较少。 除了小型系统只需要设置一个阻塞队列外，对于较大的系统，可以设置多个阻塞队列，每个阻塞队列对应一种进程（线程）阻塞事件。 3．中级调度 中级调度又称为中程调度、交换调度、平衡调度等。引入这种调度的目的是提高内存的利用率和提高系统吞吐量。中级调度实际上就是交换（对换）功能。 中级调度可以使内存得到更加合理的利用，起到短期均衡系统负载的作用。 3.1.2 选择调度算法的原则 面向系统准则 （1）CPU的利用率 CPU利用率是衡量计算机系统性能的最重要指标之一。 CPU的利用率＝CPU的有效工作时间/（CPU的有效工作时间＋CPU的空闲时间） 真实计算机系统CPU的利用率一般在40%—90%之间。选择调度算法应有利于使CPU一直保持忙状态。这一指标对大、中型计算机系统特别重要；对微型机系统，这条指标的重要性稍可降低。 （2）系统吞吐量 系统吞吐量指单位时间内系统完成的作业数量，与批处理作业的平均长度有密切关系。系统吞吐量是批处理系统中选择高级调度算法的重要指标之一。不同的作业调度方式和作业调度算法