操作系统课件(汤子瀛)——本科操作系统3

2、多级反馈队列调度算法 设置多个就绪队列，并为各队赋予不 同的优先权和时间片，第一个队列的优先 权最高时间片最小，新创建的进程进入第 一就绪队列尾，运行一个时间片后未完 成，进入第二就绪队列尾，最后一个队列 以时间片轮转方式运行，只当上一队列空 闲时才调度下一队列的进程。
3、多级反馈队列调度算法的性能 (1)终端型作业用户：可在第一队列所规定 的时间片内完成。 (2)短批处理作业用户：通常在前三个队列 中各执行一个时间片即可完成，周转时 间短。 (3)长批处理作业用户：在n个队列中各运 行一个时间片后，再按轮转方式运行， 不会长期得不到处理。
3、作业调度 作业调度在执行调度任务时须作出两个 决定： 1）决定接纳多少个作业 2）决定接纳哪些作业
3.1.2、低级调度 1、低级调度的功能 （1）保存处理机的现场信息 （2）按某种调度算法选取就绪进程 （3）把处理机分配给进程
3.1.2、低级调度 2、进程调度中的三个基本机制 (1)排队器 按一定的原则将进程排成队列。 (2)分派器 给调度程序选中的就绪进程分配CPU。 (3)上下文切换机制 当前进程换成分派程序；分派程序换成 新选进程。
作 进程名 A B 调 业 度 情 到达时间 0 1 算 况 服务时间 4 3 法
C 2 5
D 3 2
E 4 4 13 9
平均
完成时间 4 9 周转时间 4 8
18 6 16 3
8
SJF
带权周转 1 2.67 3.2 1.5 2.25 2.1 时间
3.3.2 高优先权优先调度算法 1、优先权调度算法的类型 1）非抢占式优先权算法 处理机一旦分给一进程后，只在进程完 成或放弃CPU时，才重新调度分配CPU给 优先权最高的进程。 2）抢占式优先权调度算法 一旦出现了优先级高于运行进程的就绪 进程，立即重新调度，运行优先级高的进 程。
2、面向系统的准则 (1)系统吞吐量高 在单位时间内完成更多的作业。 (2)处理机利用率好 使处理机的利用率达到40%~90%之间。 (3)各类资源的平衡利用 处理机、内存、外存、I/O设备平衡利 用。
3.3 调度算法 3.3.1 先来先服务和短作业(进程)优先调度 算法 1、先来先服务调度算法
实时进程
当前指令完成时
3.4.3 常用的几种实时调度实例 1、最早截止时间优先即EDF算法 采用最早开始截止时间优先的调度策 略，可用于抢占式或非抢占式。
开始截止时间 执行任务 任务到达 1 1 3 4 2
1
2 3
3
4
4
2
2、最低松弛度优先即LLF算法 该算法根据任务紧急(或松弛)的程度确 定优先级。 松弛度=必须完成时间-运行时间-当前时间 松弛度越小越优先。 例：有两个周期性实时任务A和B,A每 20ms执行一次，运行时间10ms，B每 50ms运行一次，运行时间25ms.采用最低 松弛度优先的抢占调度。
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A1 7
A8
0
20
40
60
80
100
120
140
160
B1
B2
B3
A1(10)
0 10 20
A2(10)
30 40
A3(10)
50 60
A4(10)
70 80
B1(20)
B1(5)
B2(15)
B2(10)
在10ms时还未进入A2的周期，计算了A2的 松弛度，同样在55ms时还未进入A4的周
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次 3.1.1 高级调度 1、作业和作业步 （1）作业:由程序、数据、作业说明书组成 （2）作业步：作业的一个加工步骤，例 如，编译、连接、运行作业步 （3）作业流：多个作业按一定顺序存放在 外存上形成作业流。
2、作业控制块JCB 在多道批处理系统中为每个作业设置了 一个作业控制块JCB，记录系统对作业进 行管理和调度所需的全部信息，每当作业 进入系统时，系统便为每个作业建立一个 JCB，并根据作业类型将其插入相应的作 业后备队列中。
3
C 2
4
D 3
2
E 4
4
平均
完成时间 12
RR q=1 RR q=4
10 18 9 3
7 6 2
11 8 4
17 13 11.6
周转时间 12 带权周转 3
完成时间 4 周转时间 4 带权周转 1
16 3.2
12 10 2
3.25 3.29 9 2.8
14 18 11 14 5.5 3.5
表中数据参见图3-5
B1:50-25-0=25 选A1 B1:50-15-20=15 选A2 B1:50-5-40=5 选B1
B2:100-25-50=25 选A3
B2:100-20-60=20选A4 B2:100-10-80=10选B2
A1(10)
A2(10)
A3(10)
A4(10)
A5(10)
0
10
20
30
40
50
作 进程名 A 业 调 情 到达时间 0 度 算 况 服务时间 4 法
B
1 3 7 6
C
2 5 12 10
D
3 2
E
4 4
平均
完成时间 4 周转时间 4
14 18 11 14 9
FCFS
带权周转 1 时间
2
2
5.5 3.5 2.8
2 、短作业（进程）优先调度算法 运行时间短的作业优先调度。短作业 优先调度算法有利于短作业，而不利于长 作业。 缺点： （1）对长作业非常不利。 （2）未考虑作业的紧迫程度。 （3）用户为优先执行作业，有意缩短估计 运行时间。
3.1.3、中级调度 又称中程调度或对换调度。为了使宝 贵的内存资源得到充分的利用，把那些暂 时不能运行的进程由中级调度将其调至外 存去等待，当这些进程重又具备运行条件 且内存有空闲时，由中级调度将其调入内 存，所以中级调度实际上就是存储器管理 中的对换功能。
3.2 调度队列模型和调度准则 3.2.1调度队列模型 1、仅有进程调度的调度队列模型 分时系统中通常仅设置进程调度。
非抢占轮转调度 实时进程请求调度 调度实时进程运行
进程1 进程2
…
调度时间
进程n 实时进程
非抢占优先权调度 调度实时进程运行
当前进程
调度时间
实时进程
当前进程完成时
实时进程请求调度
时钟中断抢占 调度实时进程运行
当前进程
调度时间 实时进程请求调度
实时进程
时钟中断
立即抢占 调度实时进程运行
当前进程
调度时间
3.1.2、低级调度 3、进程调度方式 1）非抢占方式 处理机分配给某进程后，直至该进程完 成或阻塞时，处理机才能分给别的进程。 2）抢占方式 在满足某种条件的前提下，不等运行进 程完成或阻塞就将处理机分给别的进程。
抢占原则： (1)优先权原则： 处理机总是分配给优先权高的进程。 (2)短作业优先原则： 处理机总是分配给运行时间短的作业。 (3)时间片原则： 在进程用完一个时间片后抢占。
2、系统处理能力强 设系统中有m个周期性的硬实时任务， 周期为Pi，处理时间为Ci，单处理机的限 C 1 制条件为： P 多处理机的限制条件为： C N P 3、采用抢占式调度机制 4、具有快速切换机制:(1)对外部中断的快 速响应能力(2)快速的任务分派能力。
m i i 1 i
m
3、高响应比优先调度算法 等待时间+要求服务时间 优先权= 要求服务时间
由公式可知：等待时间长的或要求服务时间短的 进程优先权高。
高响应比优先调度算法，既照顾了短 作业，又考虑到作业到达的先后顺序，也 不会使长作业长期得不到服务。
3.3.3 基于时间片的轮转调度算法 1、时间片轮转法 1）基本原理：就绪进程按先来先服务原则 排成一个队列，每次调度时总是把CPU分 给队首进程，进程用完时间片后重新排到 就绪队列未尾，等待下一次的运行。就绪 队列中的所有进程在一给定的时间内，都 能获得一个时间片的执行时间。
2）时间片大小的确定 1）系统对响应时间的要求 设响应时间是T，进程数是N，则时间 片为：q=T/N. 2）就绪队列中进程的数目 时间片q=响应时间T/进程数N. 3）系统的处理能力 使用户键入的常用命令能在一个时间片 内完成。
作 进程名 A 业 时 情 况 到达时间 0 间 服务时间 4 片
B 1
时间片完 交互用户
就 绪 队 列
事件出现
进程调度 进程完成 CPU
阻 塞 队 列
等待事件
2、具有高级和低级调度的调度队列模型
作业调度 后备队列 时间片完
就 绪 队 列
阻 塞 队 列 1 阻 塞 队 列 2 阻 塞 队 列 n
进程 进程完成 调度 CPU 等待事件1
事件1出现
事件2出现
等待事件2
事件n出现
i
i 1
i
3.4.2 实时调度算法的分类 1、非抢占式调度算法 适用于要求不太严格的实时控制系统中。 (1)非抢占式轮转调度算法 (2)非抢占式优先调度算法
2、抢占式调度算法 适用于要求较严格的实时系统中。 (1)基于时钟中断的抢占式优先权调度算法 在时钟中断到来时，抢占CPU分配给优 先权高的实时进程，适用于大多数的实时 系统中。 (2)立即抢占的优先权调度算法 优先权高的实时进程抢占当前进程并立 即执行。
进程 到达 服务 开始执 完成 周转 带权周 名 时间 时间 行时间 时间 时间 转时间 A B 0 1 1 100 0 1 1 1 1 1
101 100
C
D
2
3
1
100
101
102
102 100