多机调度问题精选ppt
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《课件操作系统处理机调度》课件
进程调度流程
1
进程状态转换图
描述进程在不同状态之间的切换及其条件。
2
进程调度流程图
展示进程调度的具体流程和调度器的工作原理。
3
调度器
实现进程调度的核心组件，负责选择下一个要执行的进程。
进程同步
什么是进程同步
多个进程之间相互协作，按一定的顺序执行以 达到共享资源的、互斥锁、条件变量等，用于协调 进程之间的执行顺序。
嵌入式系统
操作系统的调度算法对于嵌入式系统的实时性 和稳定性至关重要。
大型软件系统
复杂的软件系统需要高效的调度策略来保证整 体性能和用户体验。
总结
1 讲解本次课程的重
点
回顾本次课程涉及的关 键知识点和概念。
2 总结本次课程的收
获
3 展望本门课程的未
来发展
分享学习这门课程的重 要意义和所带来的收获。
调度算法
先来先服务 (FCFS)
按照进程到达的顺序进行调度，不考虑执行 时间。
优先级调度
按照进程优先级进行调度，优先级越高的进 程获得CPU时间越多。
短作业优先 (SJF)
优先调度执行时间短的进程，可以最大程度 地减少平均等待时间。
时间片轮转
每个进程被分配一个时间片，超过时间片后， 将CPU让给下一个进程。
《课件操作系统处理机调 度》PPT课件
这份PPT课件将带你深入了解操作系统处理机调度的重要性和实现方式。从 什么是处理机调度，到调度算法和进程同步，以及操作系统调度的应用，让 我们一起探索吧！
什么是处理机调度
处理机调度是指操作系统对各个进程分配CPU使用权的过程。它的作用是合 理分配CPU资源，确保系统的高效运行。
探讨操作系统处理机调 度在未来的发展趋势和 应用领域。
多处理机系统中的调度教案
• 采用这一算法，处理器将不适用多道 程序设计，即该应用的一个线程阻塞 后，线程对应的处理器不会被调度给 其他线程，而处于空闲状态。
多处理器调度算法(14)
4）动态调度算法(1)
• 基本思想：由操作系统和应用进程共 同完成调度。
• 操作系统负责在应用进程之间划分处 理器。
• 应用进程在分配给它的处理器上执行 可运行线程的子集，哪一些线程应该 执行，哪一些线程应该挂起完全是应 用进程自己的事。
多处理器调度算法(6)
自调度算法不足
• 就绪线程队列将成为性能的瓶颈。
• 被抢占的线程很难在同一个处理 器上恢复运行，会带来性能下降。
• 线程都被放在公共线程池中，所 有线程获得处理器的机会相同。 如果一个程序的线程希望获得较 高优先级，进程切换将导致性能 的折衷。
多处理器调度算法(7)
2）群组调度算法
多处理器调度算法(4)
自调度算法优点
• 把负载均分到所有可用处理器上，保
证了处理器效率的提高。
• 不需要集中的调度程序，一旦一个处
理器空闲，调度程序就可以运行在该 处理器上以选择下一个运行的线程。
• 运行线程的选择可以采用各种可行的
策略。
多处理器调度算法(5)
自调度算法
(1)先来先服务。 (2)最少线程数优先。 (3)有剥夺的最少线程数优先。
个有4个线程，另一个有1个线程。 若使用统一的时间分配，每个应 用程序可获得50%的CPU时间， 由于后一个线程运行时，有三个 处理器是空闲的，于是浪费的 CPU资源为37.5%。
多处理器调度算法(11)
• 可选择的另种统一时间分配称线 程数加权调度法，具体来说，给 第一个应用程序分4/5CPU时间， 给第二个应用程序分1/5的时间， 则处理器时间浪费可降到15%。
多处理器调度算法(14)
4）动态调度算法(1)
• 基本思想：由操作系统和应用进程共 同完成调度。
• 操作系统负责在应用进程之间划分处 理器。
• 应用进程在分配给它的处理器上执行 可运行线程的子集，哪一些线程应该 执行，哪一些线程应该挂起完全是应 用进程自己的事。
多处理器调度算法(6)
自调度算法不足
• 就绪线程队列将成为性能的瓶颈。
• 被抢占的线程很难在同一个处理 器上恢复运行，会带来性能下降。
• 线程都被放在公共线程池中，所 有线程获得处理器的机会相同。 如果一个程序的线程希望获得较 高优先级，进程切换将导致性能 的折衷。
多处理器调度算法(7)
2）群组调度算法
多处理器调度算法(4)
自调度算法优点
• 把负载均分到所有可用处理器上，保
证了处理器效率的提高。
• 不需要集中的调度程序，一旦一个处
理器空闲，调度程序就可以运行在该 处理器上以选择下一个运行的线程。
• 运行线程的选择可以采用各种可行的
策略。
多处理器调度算法(5)
自调度算法
(1)先来先服务。 (2)最少线程数优先。 (3)有剥夺的最少线程数优先。
个有4个线程，另一个有1个线程。 若使用统一的时间分配，每个应 用程序可获得50%的CPU时间， 由于后一个线程运行时，有三个 处理器是空闲的，于是浪费的 CPU资源为37.5%。
多处理器调度算法(11)
• 可选择的另种统一时间分配称线 程数加权调度法，具体来说，给 第一个应用程序分4/5CPU时间， 给第二个应用程序分1/5的时间， 则处理器时间浪费可降到15%。
多处理机系统中的调度
2. 对称多处理器系统和非对称多处理器系 统
(1) 对称多处理器系统SMPS(Symmetric MultiProcessor System)。 在系统中 所包含的各处理器单元，在功能和结构上都是相同的， 当前的绝大多数 MPS都属于SMP系统。例如，IBM公司的SR/6000 Model F50, 便是利用4片 Power PC处理器构成的。
1. 自调度(Self-Scheduling)方式
2) 自调度方式的优点 首先，系统中的公共就绪队列可按照单处理机系统中所采用的各种方式加 以组织，其调度算法也可沿用单处理机系统所用的算法， 其次， 只要系统中有任务，或者说只要公共就绪队列不空，就不会出现处 理机空闲的情况，也不会发生处理器忙闲不均的现象，因提高处中的调度
1.1 多处理器系统的类型
(1) 紧密耦合(Tightly Coupted)MPS。
这通常是通过高速总线或高速交叉开关，来实现多个处理器之间的互连的。 它们共享主存储器系统和I/O设备，并要求将主存储器划分为若干个能独 立访问的存储器模块，以便多个处理机能同时对主存进行访问。系统中的 所有资源和进程，都由操作系统实施统一的控制和管理。
1.1 多处理器系统的类型
(2) 松散耦合(Loosely Coupled)MPS。 在松散耦合MPS中，通常是通过通道或通信线路，来实现多台计算机之间 的互连。每台计算机都有自己的存储器和I/O设备，并配置了OS来管理本 地资源和在本地运行的进程。因此，每一台计算机都能独立地工作， 必 要时可通过通信线路与其它计算机交换信息，以及协调它们之间的工作。
(2) 非对称多处理器系统。在系统中有多种类型的处理单元， 它们的功能和 结构各不相同，其中只有一个主处理器，有多个从处理器。
多级反馈队列调度PPT课件
最复杂的算法
多级反馈队列算法
（Multilevel Feedback Queue, MFQ）
多级反馈队列调度算法是一种CPU处理机调度算法，它 不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各 种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程 调度算法。 UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
给J2。 • 3、时刻2 J1进入Q2等待调度，J2获得CPU开始运行。
•7
5 多级反馈队列调度算法如何运作
• 4、时刻3 J3到达，由于J2的时间片未到，故J3在Q1等待调度， J1也在Q2等待调度。
• 5、时刻4 J2处理完成，由于J3，J1都在等待调度，但是J3所在的 队列比J1所在的队列的优先级要高，于是J3被调度，J1继续在 Q2等待。
• 6、时刻5 J3经过1个时间片，完成。 • 7、时刻6 由于Q1已经空闲，于是开始调度Q2中的作业，则J1得
到处理器开始运行。 J1再经过一个时间片，完成了任务。于是 整个调度过程结束。
•8
6
多级反馈队列调度算法C语言实现
•9
谢谢观看！
•10
•1
1 多级反馈队列调度算法的思想
设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级和不同 长度的时间片；第一个队列的优先级最高，进程所执行时间片最 小。 新创建的进程挂到第一优先级的队列后，然后按 FCFS 原则 排队等待调度。当轮到其执行时，如它能在时间片内完成，便撤 离系统；如果不能完成，便被挂入第二级队列后，……； 仅当第 一级队列空闲时，调度程序才调度第二级队列中的进程运行，依
的进程，则调度次优先级队列中的进程。例如：Q1,Q2,Q3三个队列， 只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2，同理，只有Q1,Q2都为空时 才会去调度Q3。 3、对于同一个队列中的各个进程，按照时间片轮转法调度。比如Q1队 列的时间片为N，那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完 成，则进入Q2队列等待，若Q2的时间片用完后作业还不能完成，一 直进入下一级队列，直至完成。
多级反馈队列算法
（Multilevel Feedback Queue, MFQ）
多级反馈队列调度算法是一种CPU处理机调度算法，它 不必事先知道各种进程所需的执行时间，而且还可以满足各 种类型进程的需要，因而它是目前被公认的一种较好的进程 调度算法。 UNIX操作系统采取的便是这种调度算法。
给J2。 • 3、时刻2 J1进入Q2等待调度，J2获得CPU开始运行。
•7
5 多级反馈队列调度算法如何运作
• 4、时刻3 J3到达，由于J2的时间片未到，故J3在Q1等待调度， J1也在Q2等待调度。
• 5、时刻4 J2处理完成，由于J3，J1都在等待调度，但是J3所在的 队列比J1所在的队列的优先级要高，于是J3被调度，J1继续在 Q2等待。
• 6、时刻5 J3经过1个时间片，完成。 • 7、时刻6 由于Q1已经空闲，于是开始调度Q2中的作业，则J1得
到处理器开始运行。 J1再经过一个时间片，完成了任务。于是 整个调度过程结束。
•8
6
多级反馈队列调度算法C语言实现
•9
谢谢观看！
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•1
1 多级反馈队列调度算法的思想
设置多个就绪队列，并为各个队列赋予不同的优先级和不同 长度的时间片；第一个队列的优先级最高，进程所执行时间片最 小。 新创建的进程挂到第一优先级的队列后，然后按 FCFS 原则 排队等待调度。当轮到其执行时，如它能在时间片内完成，便撤 离系统；如果不能完成，便被挂入第二级队列后，……； 仅当第 一级队列空闲时，调度程序才调度第二级队列中的进程运行，依
的进程，则调度次优先级队列中的进程。例如：Q1,Q2,Q3三个队列， 只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2，同理，只有Q1,Q2都为空时 才会去调度Q3。 3、对于同一个队列中的各个进程，按照时间片轮转法调度。比如Q1队 列的时间片为N，那么Q1中的作业在经历了N个时间片后若还没有完 成，则进入Q2队列等待，若Q2的时间片用完后作业还不能完成，一 直进入下一级队列，直至完成。
调度自动化系统介绍PPT课件(PPT47页)
调度自动化功能简介
电网调度自动化功能分低、中、高三档 低档：SCADA 中档：SCADA+AGC/EDC 高档：SCADA+AGC/EDC+SA(总称EMS) 网、省两级调度自动化系统应根据调度职责范围逐步实现
以下总体功能：数据采集和监控，自动发电控制和经济调 度，实用安全分析，计算机通信。
安全监控(SCADA)是指信息收集、处理和控制的自动 化系统，通过人机系统的屏幕显示(CRT)和调度模拟 盘，对电网运行进行在线的安全监视，并有越限告警、 记录、打印制表、事故追忆、本系统自检，远动通道 状态的监测等功能。对电网中重要断路器进行遥控， 对变压器分接头、调相机及电容器等无功功率补偿设 备进行自动调节或投切，实现电压监控。
EDC 经济调度控制, 用以确定最经济的发电调度以满足给定的负荷水平。 SA 安全分析 VQC 电压无功控制
主网系统
调度员工作站
大屏幕 模拟 投影 屏
SCADA服务器
HIS服务器
磁盘 阵列
PAS服务器
打印机
骨干交换机
报表工 维护工 作站 作站
前置服务器
网络 GPS
① 2台SCADA服务器用于完成数据的接收，规约的解释，SCADA计算和越限、 变位处理等。
控制系统 PAS(Power Advance Software)电力系统基本应用和电力高级应用软件 AGC 自动发电控制,它是能量管理系统（EMS）的重要组成部分。按电网
高度中心的控制目标将指令发送给有关发电厂或机组，通过电厂或机组的 自动控制调节装置，实现对发电机功率的自动控制。。
DTS(Dispatcher Training Simulator System )调度员培训仿真系统 MIS(Management Information System)管理信息系统 DMIS(Management Information System)调度管理信息系统
并行机调度的基础
03 绿色节能
随着环保意识的提高，并行机调度将更加注重绿 色节能，通过优化调度策略降低能耗，实现可持 续发展。
并行机调度面临的挑战
负载均衡
如何实现并行机上的负载均衡，避免某些机器空闲而其他机器还 在忙碌，是并行机调度面临的重要挑战。
通信开销
并行机之间的通信开销对调度性能影响较大，如何优化通信机制和 策略以提高调度效率是亟待解决的问题。
目的与意义
目的
并行机调度问题的目的是寻找一种最优的作业调度策略， 以最小化作业的平均完成时间和最大延迟时间。
意义
并行机调度问题的研究对于提高计算机资源的利用率、 优化作业的完成时间和提高计算性能具有重要的意义。 它也是并行计算领域中的一个重要研究方向，对于推动 计算机科学技术的发展具有积极的影响。
动态变化
并行机的任务量、机器故障等动态变化情况对调度稳定性和可靠性 提出了更高的要求。
对未来研究的建议
加强跨学科合作
并行机调度涉及计算机科学、数学、物理学等多个学科，需要加 强跨学科合作，共同推进调度技术的发展。
深入研究智能化调度
进一步探索人工智能和机器学习技术在并行机调度中的应用，提 高调度的自适应性和智能化水平。
关注绿色节能技术
加强绿色节能技术在并行机调度中的研究和应用，推动可持续发 展。
THANKS
感谢观看
目标
通过合理安排作业的加工顺序和分配到各台机器上的工作，实现性能指 标的最优化。
03
约束条件
可能存在的约束条件包括作业的交货期、机器的加工能力、作业之间的
先后顺序等。
作业车间并行机调度算法分类
静态调度算法
在作业加工前，一次性确定所有作业 在各台机器上的加工顺序和加工时间。
随着环保意识的提高，并行机调度将更加注重绿 色节能，通过优化调度策略降低能耗，实现可持 续发展。
并行机调度面临的挑战
负载均衡
如何实现并行机上的负载均衡，避免某些机器空闲而其他机器还 在忙碌，是并行机调度面临的重要挑战。
通信开销
并行机之间的通信开销对调度性能影响较大，如何优化通信机制和 策略以提高调度效率是亟待解决的问题。
目的与意义
目的
并行机调度问题的目的是寻找一种最优的作业调度策略， 以最小化作业的平均完成时间和最大延迟时间。
意义
并行机调度问题的研究对于提高计算机资源的利用率、 优化作业的完成时间和提高计算性能具有重要的意义。 它也是并行计算领域中的一个重要研究方向，对于推动 计算机科学技术的发展具有积极的影响。
动态变化
并行机的任务量、机器故障等动态变化情况对调度稳定性和可靠性 提出了更高的要求。
对未来研究的建议
加强跨学科合作
并行机调度涉及计算机科学、数学、物理学等多个学科，需要加 强跨学科合作，共同推进调度技术的发展。
深入研究智能化调度
进一步探索人工智能和机器学习技术在并行机调度中的应用，提 高调度的自适应性和智能化水平。
关注绿色节能技术
加强绿色节能技术在并行机调度中的研究和应用，推动可持续发 展。
THANKS
感谢观看
目标
通过合理安排作业的加工顺序和分配到各台机器上的工作，实现性能指 标的最优化。
03
约束条件
可能存在的约束条件包括作业的交货期、机器的加工能力、作业之间的
先后顺序等。
作业车间并行机调度算法分类
静态调度算法
在作业加工前，一次性确定所有作业 在各台机器上的加工顺序和加工时间。
作业调度问题.ppt
j0
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(c)13
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
(e)15
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第四章--调度PPT课件
14
3、常用作业调度算法
先来先服务（First-Come First-Served：FCFS）
最早提交的作业最先调入内存
短作业优先（Shortest Job First :SJF） 运行时间最短的作业优先调入内存
最短剩余时间优先（ Shortest Remaining Time Next：SRTN) 剩余运行时间最短的作业优先调度运行
23
系统中n个作业的平均周转时间为：
T
n
Ti
i1
1 n
带权周转时间W
W = T/R
T 为周转时间，R为实际运行时间。
平均带权周转时间：
Win1Wi1nin1TRii 1n
4．就绪等待时间：作业在就绪队列中的等待时间 5．响应时间：从提交第1个请求到产生第1个响应
所用的时间
4.5 调度算法
行某些进程
⑥ 开销 ：系统开销不应太大
22
4.4.2 调度性能评价准则
1．CPU利用率：CPU价格昂贵 2．吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量 3．周转时间 从作业提交到作业完成的时间间隔就是周转时间。
Ti = tci - tsi tsi 表示作业i 的提交时间 tci 表示作业i 的完成时间。
15
4.3 进程调度
进程调度也叫低级调度 进程调度程序也叫低级调度程序，它完
成进程从就绪状态到运行状态的转换。 将一台物理CPU虚拟成多台CPU
16
4.3.1 进程调度的功能
（1）保存现场
进程放弃CPU时，进程调度程序需将现场信 息保存到PCB中
（2）挑选进程 （3）恢复现场
为选中的进程恢复现场信息，把CPU控制权 交给该进程。
10
提交状态
3、常用作业调度算法
先来先服务（First-Come First-Served：FCFS）
最早提交的作业最先调入内存
短作业优先（Shortest Job First :SJF） 运行时间最短的作业优先调入内存
最短剩余时间优先（ Shortest Remaining Time Next：SRTN) 剩余运行时间最短的作业优先调度运行
23
系统中n个作业的平均周转时间为：
T
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Ti
i1
1 n
带权周转时间W
W = T/R
T 为周转时间，R为实际运行时间。
平均带权周转时间：
Win1Wi1nin1TRii 1n
4．就绪等待时间：作业在就绪队列中的等待时间 5．响应时间：从提交第1个请求到产生第1个响应
所用的时间
4.5 调度算法
行某些进程
⑥ 开销 ：系统开销不应太大
22
4.4.2 调度性能评价准则
1．CPU利用率：CPU价格昂贵 2．吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量 3．周转时间 从作业提交到作业完成的时间间隔就是周转时间。
Ti = tci - tsi tsi 表示作业i 的提交时间 tci 表示作业i 的完成时间。
15
4.3 进程调度
进程调度也叫低级调度 进程调度程序也叫低级调度程序，它完
成进程从就绪状态到运行状态的转换。 将一台物理CPU虚拟成多台CPU
16
4.3.1 进程调度的功能
（1）保存现场
进程放弃CPU时，进程调度程序需将现场信 息保存到PCB中
（2）挑选进程 （3）恢复现场
为选中的进程恢复现场信息，把CPU控制权 交给该进程。
10
提交状态
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多机调度问题
多机调度问题要求给出一种作业调度方案，使所给的n 个作业在尽可能短的时间内由m台机器加工处理完成。
约定，每个作业均可在任何一台机器上加工处理， 但未完工前不允许中断处理，作业不能拆分成更小 的子作业。
.
1
例如，设7个独立作业{需的处理时间分别 为{2,14,4,16,6,5,3}。
这个问题是NP完全问题，到目前为止还没 有有效的解法。
.
2
采用最长处理时间作业优先的贪心选择策略可以 设计出解多机调度问题的较好的近似算法。
当n≤m时，只要将机器i的[0, ti]时间区间分配给作 业i即可，算法只需要O(1)时间。
当n>m 时，首先将n个作业依其所需的处理时间 从大到小排序。然后依此顺序将作业分配给空闲的处 理机。算法所需的计算时间为O(nlogn)。
.
3
实例：
m=3，作业时间(3，4，3，6，5，3，8，4)
.
4
多机调度问题要求给出一种作业调度方案，使所给的n 个作业在尽可能短的时间内由m台机器加工处理完成。
约定，每个作业均可在任何一台机器上加工处理， 但未完工前不允许中断处理，作业不能拆分成更小 的子作业。
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1
例如，设7个独立作业{需的处理时间分别 为{2,14,4,16,6,5,3}。
这个问题是NP完全问题，到目前为止还没 有有效的解法。
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采用最长处理时间作业优先的贪心选择策略可以 设计出解多机调度问题的较好的近似算法。
当n≤m时，只要将机器i的[0, ti]时间区间分配给作 业i即可，算法只需要O(1)时间。
当n>m 时，首先将n个作业依其所需的处理时间 从大到小排序。然后依此顺序将作业分配给空闲的处 理机。算法所需的计算时间为O(nlogn)。
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实例：
m=3，作业时间(3，4，3，6，5，3，8，4)
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