处理机管理进程的调度精品PPT课件
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第三章处理机调度 86页PPT文档
… … …
第三章 处理机调度与死锁
… 作 作 作 作业调度 进 进
… 业业业
321
程程 21
就绪队列
事件1出现 事件2出现
阻塞队列 1 阻塞队列 2
事件n出现
阻塞队列 n
CPU
第三章 处理机调度与死锁
3. 同时具有三级调度的调度队列模型
作业调度
时间片完
后备队列 批量作业
就绪队列
进程调度 CPU
交互型作业
FCFS和SPF调度算法的性能比较
进程名
A B C D 平均
就绪时间 0 5 10 15
要求服务时间 10 25 5 10
先来先服务 周转时间 10 30 30 35 26.25 （FCFS） 带权周转时间 1 1.2 6 3.5 2.925
短进程优先 周转时间 10 45 5 10 17.5 （SPF） 带权周转时间 1 1.8 1 1 1.2
（1）用一个执行时间图描述在下列算法时各自执行这些作业的情况： FCFS、RR（时间片＝1）和非抢占式优先级。
（2）对于上述每种算法，各个作业的周转时间是多少？平均周转时间 是多少？
（3）对于上述每种算法，各个作业的带权周转时间是多少？平均带权 周转时间是多少？
作业
A BCDE
到达时间
0
1
2
3
4
运行时间
2、短作业（进程）优先调度算法（SJ(P)F）
• 短作业优先SJF调度算法是从后备队列中选择一个 或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内 存运行。
• 短进程SPF优先调度算法是从就绪队列中选出一估 计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它 立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻 塞放弃处理机时，再重新调度。
处理机调度与死锁续精品PPT课件
第四章（续） 死锁
死锁的基本概念 死锁的解决方案
（预防，避免，检测及解除） 资源分配图
死锁的现象
一、死锁的基本概念
1.死锁的定义 一组进程中，每个进程都无限等待被该组 进程中另一进程所占有的资源，因而永 远无法得到的资源，这种现象称为进程 死锁，这一组进程就称为死锁进程
死锁（Deadlock） 饥饿（Starvation）
关于死锁的一些结论
➢ 参与死锁的进程最少是两个 （两个以上进程才会出现死锁）
➢ 参与死锁的进程至少有两个已经占有资源 ➢ 参与死锁的所有进程都在等待资源 ➢ 参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集
注：如果死锁发生，会浪费大量系统资源， 甚至导致系统崩溃
2. 产生死锁的原因
1、争夺资源引起死锁
例1：P1，P2两个进程争夺打印机和读卡机。
（只有这样才是动态申请，动态分配）
4) 循环等待 存在一个进程等待队列
{P1 , P2 , … , Pn}, 其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占 有的资源，…，Pn等待P1占有的资源， 形成一个进程等待环路
二、死锁的解决方案
1. 产生死锁的例子
申请不同类型资源产生死锁
P1： …
申请打印机 申请扫描仪
死锁避免
安全序列： 一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如 果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后 尚需要的资源量不超过系统当前剩余资 源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源 量之和，系统处于安全状态 (安全状态一定是没有死锁发生的)
安全状态与不安全状态
不安全状态:不存在一个安全序列，不安全 状态可能导致死锁
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
P2： …
死锁的基本概念 死锁的解决方案
（预防，避免，检测及解除） 资源分配图
死锁的现象
一、死锁的基本概念
1.死锁的定义 一组进程中，每个进程都无限等待被该组 进程中另一进程所占有的资源，因而永 远无法得到的资源，这种现象称为进程 死锁，这一组进程就称为死锁进程
死锁（Deadlock） 饥饿（Starvation）
关于死锁的一些结论
➢ 参与死锁的进程最少是两个 （两个以上进程才会出现死锁）
➢ 参与死锁的进程至少有两个已经占有资源 ➢ 参与死锁的所有进程都在等待资源 ➢ 参与死锁的进程是当前系统中所有进程的子集
注：如果死锁发生，会浪费大量系统资源， 甚至导致系统崩溃
2. 产生死锁的原因
1、争夺资源引起死锁
例1：P1，P2两个进程争夺打印机和读卡机。
（只有这样才是动态申请，动态分配）
4) 循环等待 存在一个进程等待队列
{P1 , P2 , … , Pn}, 其中P1等待P2占有的资源，P2等待P3占 有的资源，…，Pn等待P1占有的资源， 形成一个进程等待环路
二、死锁的解决方案
1. 产生死锁的例子
申请不同类型资源产生死锁
P1： …
申请打印机 申请扫描仪
死锁避免
安全序列： 一个进程序列{P1，…，Pn}是安全的，如 果对于每一个进程Pi(1≤i≤n），它以后 尚需要的资源量不超过系统当前剩余资 源量与所有进程Pj (j < i )当前占有资源 量之和，系统处于安全状态 (安全状态一定是没有死锁发生的)
安全状态与不安全状态
不安全状态:不存在一个安全序列，不安全 状态可能导致死锁
使用 释放打印机 释放扫描仪
…
P2： …
计算机操作系统第三章处理机调度与死锁 ppt课件
2决定接纳哪些作业
选用何种调度算法：先来先服务、 短作业优先、基于作业优先级、响 应比高者优先。
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6
注意
批处理系统中，作业是首先进入外存， 然后经由作业调度分批进入内存；
分时系统及实时系统中，由于对响应 时间有要求，因此用户输入的命令和数据 等是直接进入内存的，无须配置作业调度 机制。
PPT课件
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同时具有三级调度的调度队列模型
作业 调度
后备队列
中级 调度
时间片完 就绪队列 就绪、挂起队列
进程调度
进程完成
CPU
挂起
事件出现
事件发生
阻塞、挂起队列 阻塞队列
挂起 等待事件
具有高、低、中三级调度的调度队列模型
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选择调度方式和调度算法的若干准则
• 面向用户的准则
– 周转时间短（批处理） – 响应时间快（分时） – 截止时间保证（实时） – 优先权准则（all）
4
2 作业控制块
多道批处理系统中，为每个作业配备一个作业 控制块（JCB），它是作业在系统中存在的标志。
作业运行期间，系Biblioteka 按照JCB中的信息对作业进行 控制。
JCB中保存了系统对作业进行管理和调度所需 的全部信息。例如：作业标识、用户名称、用户帐 户、作业类型、作业状态、调度信息、资源需求、 进入系统时间、开始处理时间、作业完成时间、作 业退出时间、资源使用情况等。
第三章 处理机调度与死锁
要解决的三个问题：
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）
多处理机调度短程调度PPT课件
在CPU执行是可剥夺的方式下，还有： 就绪队列中的某进程的优先级变得高于当前执行进程的优先 级，也引发进程调度。
7.3 调度算法(1)－ 先来先服务FCFS
先来先服务FCFS (First-Come-First-Served)
当每个进程就绪后，它加入就绪队列。当正在运行的 进程停止执行时，选择在就绪队列中存在时间最长的 进程运行（要事先知道每个进程的结束时间）.
7.2 进程调度-执行时机
与引起进程调度的原因及进程调度的方式有关： 创建进程。决定运行父进程还是子进程； 进程终止。正在执行的进程执行完毕； 执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞进入阻塞状态； 执行中进程调用了P原语操作或V操作原语； 执行中进程提出I/O请求后被阻塞； 在分时系统中时间片已经用完； 在执行完系统调用等系统程序后返回用户进程时，这时可看 作系统进程执行完毕，从而可调度选择一新的用户进程执行
因为处理时钟中断、执行调度和分派函数都需要处理器开销
策略：时间段最好略大于一次典型的交互所需要的 时间，否则使响应时间延长（使用两个时间片）。 评价：
在分时系统或事务处理器系统中特别有效 缺点：偏向于CPU型的进程。
7.3调度算法（7）-最高响应比调度算法（HRRN）
原理：
当前进程完成或被阻塞时，选择响应比最大的就绪进程运行。
7. 3调度算法（3）-最短剩余时间调度SRT（
shortest remaining Timer，SRT）
原理：
对SJF增加了剥夺机制 选择预期剩余时间最短的进程，当一个新进程 加入就绪队列时，它可能比当前运行的进程具 有更短的剩余时间，只要新进程就绪，调度程 序就进行剥夺。
优点：
既不偏爱长进程，也不像RR算法那样会产生 额外的中断，从而减少了开销。 周转时间方面，SRT比SJF性能要好，短作业 可以立即被选择执行。
7.3 调度算法(1)－ 先来先服务FCFS
先来先服务FCFS (First-Come-First-Served)
当每个进程就绪后，它加入就绪队列。当正在运行的 进程停止执行时，选择在就绪队列中存在时间最长的 进程运行（要事先知道每个进程的结束时间）.
7.2 进程调度-执行时机
与引起进程调度的原因及进程调度的方式有关： 创建进程。决定运行父进程还是子进程； 进程终止。正在执行的进程执行完毕； 执行中进程自己调用阻塞原语将自己阻塞进入阻塞状态； 执行中进程调用了P原语操作或V操作原语； 执行中进程提出I/O请求后被阻塞； 在分时系统中时间片已经用完； 在执行完系统调用等系统程序后返回用户进程时，这时可看 作系统进程执行完毕，从而可调度选择一新的用户进程执行
因为处理时钟中断、执行调度和分派函数都需要处理器开销
策略：时间段最好略大于一次典型的交互所需要的 时间，否则使响应时间延长（使用两个时间片）。 评价：
在分时系统或事务处理器系统中特别有效 缺点：偏向于CPU型的进程。
7.3调度算法（7）-最高响应比调度算法（HRRN）
原理：
当前进程完成或被阻塞时，选择响应比最大的就绪进程运行。
7. 3调度算法（3）-最短剩余时间调度SRT（
shortest remaining Timer，SRT）
原理：
对SJF增加了剥夺机制 选择预期剩余时间最短的进程，当一个新进程 加入就绪队列时，它可能比当前运行的进程具 有更短的剩余时间，只要新进程就绪，调度程 序就进行剥夺。
优点：
既不偏爱长进程，也不像RR算法那样会产生 额外的中断，从而减少了开销。 周转时间方面，SRT比SJF性能要好，短作业 可以立即被选择执行。
处理机调度与死锁12课件
处理机调度与死锁(12)课件
进程名
A
例：基于时间若片到的达轮时转间调度算法
为0、1、2、
到达时 服务时 开3、始4时，又完如成时 周转时
间
间 何间？
间
间
0
4
0
15 15
带权周 转时间
15/4
B
0
3
1
12 11 11/3
C
0
D
0
5
2
18 16 16/5
2
3
9
6 6/2
E
0
平均
4
4
17 13 13/4
度
S1
至CPU
小
S2
至CPU
就绪队列3
S3
至CPU
低
就绪队列n
Sn
至CPU
大
因等待而放弃CPU
时间片
后，进入阻塞队列，
一旦等待的事件发(时间片：处理S机1＜调S度2与＜死S锁3)(12)课件
生，则回到原来的 就绪队列
采取按时间片轮 转的方式运行
调度算法性能分析
设有四个作业，其提交时刻、执行时间如下表所示，分别采用
0
1
2 3
服务时 间
4
3
5 2
开始时 间
0
4
7 12
完成时 间
4
7
1带权周 转时间
1
2 2 5.5
E
4
平均
4 14 18 14 3.5 9 2.8
AAAABBBCCCCCDDEEEE
0
5
处理机调度与10死锁(12)课件
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t
例：短作业/短进程优先（SJF/SPF）
进程名
A
例：基于时间若片到的达轮时转间调度算法
为0、1、2、
到达时 服务时 开3、始4时，又完如成时 周转时
间
间 何间？
间
间
0
4
0
15 15
带权周 转时间
15/4
B
0
3
1
12 11 11/3
C
0
D
0
5
2
18 16 16/5
2
3
9
6 6/2
E
0
平均
4
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17 13 13/4
度
S1
至CPU
小
S2
至CPU
就绪队列3
S3
至CPU
低
就绪队列n
Sn
至CPU
大
因等待而放弃CPU
时间片
后，进入阻塞队列，
一旦等待的事件发(时间片：处理S机1＜调S度2与＜死S锁3)(12)课件
生，则回到原来的 就绪队列
采取按时间片轮 转的方式运行
调度算法性能分析
设有四个作业，其提交时刻、执行时间如下表所示，分别采用
0
1
2 3
服务时 间
4
3
5 2
开始时 间
0
4
7 12
完成时 间
4
7
1带权周 转时间
1
2 2 5.5
E
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平均
4 14 18 14 3.5 9 2.8
AAAABBBCCCCCDDEEEE
0
5
处理机调度与10死锁(12)课件
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t
例：短作业/短进程优先（SJF/SPF）
操作系统课程第3章处理机调度ppt课件
〔4〕 完成形状——即作业完成了计算义务， 结果由打 印机输出， 最后由系统回收分配给它的全部资源， 预 备退出系统时的作业情况。
作业调度
作业控制块〔JCB〕
在多道批处置系统中通常有上百个作业被收 容在输入井〔磁盘〕中。 为了管理和调度作业， 系统为每个作业设置了一个作业控制块 〔JCB〕， 它记录该作业的有关信息。 JCB的 主要内容如图3-2所示。
作业调度
作业是用户在一次解题或一个事务处置过程 中要求计算机系统所做任务的集合，包括用 户程序、所需的数据及命令等
作业形状:作业从提交给系统， 直到完成义 务后退出系统前， 在整个活动过程中它会处 于不同的形状。 通常， 作业形状分为四种 ： 提交、 后备、 执行和完成， 如图3-1所 示。
作业调度
选择调度方式和调度算法的假设干准那么
面向系统的准那么 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 处置机利用率高 各类资源的平衡利用 使内存、外存和I/O设备的利用率高
基于这样的准那么，他设计操作系统的调度战略应如何？
〔 〕是指从作业提交给系统到作业完成的时间间 隔。
3.1.5 调度队列模型
仅有进程调度的调度队列模型
交互用户
事 件 出 现
时间片完 就绪 队列 阻塞 队 列
进程调度
进程完成 CPU
等待事件
3.1.5 调度队列模型
具有高级和低级调度的调度队列模型 在批处置系统中，不仅需求进程调度，而
且还要有作业调度 就绪队列的方式 在批处置系统中，常用高优先权队列。进
挂在就绪队列上等待进程调度。
作业4 作业3 作业2 作业1
阻塞进程队列 外存
作业调度
作业控制块〔JCB〕
在多道批处置系统中通常有上百个作业被收 容在输入井〔磁盘〕中。 为了管理和调度作业， 系统为每个作业设置了一个作业控制块 〔JCB〕， 它记录该作业的有关信息。 JCB的 主要内容如图3-2所示。
作业调度
作业是用户在一次解题或一个事务处置过程 中要求计算机系统所做任务的集合，包括用 户程序、所需的数据及命令等
作业形状:作业从提交给系统， 直到完成义 务后退出系统前， 在整个活动过程中它会处 于不同的形状。 通常， 作业形状分为四种 ： 提交、 后备、 执行和完成， 如图3-1所 示。
作业调度
选择调度方式和调度算法的假设干准那么
面向系统的准那么 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 处置机利用率高 各类资源的平衡利用 使内存、外存和I/O设备的利用率高
基于这样的准那么，他设计操作系统的调度战略应如何？
〔 〕是指从作业提交给系统到作业完成的时间间 隔。
3.1.5 调度队列模型
仅有进程调度的调度队列模型
交互用户
事 件 出 现
时间片完 就绪 队列 阻塞 队 列
进程调度
进程完成 CPU
等待事件
3.1.5 调度队列模型
具有高级和低级调度的调度队列模型 在批处置系统中，不仅需求进程调度，而
且还要有作业调度 就绪队列的方式 在批处置系统中，常用高优先权队列。进
挂在就绪队列上等待进程调度。
作业4 作业3 作业2 作业1
阻塞进程队列 外存