第8章调度

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最短优先调度算法： 3. 最短优先调度算法 ： 选择运行时间最短的
进程进行调度。 进程进行调度。 非抢占式： 已经在CPU CPU上运行的进程运行结 非抢占式 ： 已经在 CPU 上运行的进程运行结 阻塞时，在候选进程中选择最短的运行。 束/阻塞时，在候选进程中选择最短的运行。 抢占式： 每到来一新进程重新 ( 调度 ) 选择 抢占式 ： 每到来一新进程重新( 调度) 最短进程运行。 最短进程运行。 优点：系统吞吐量大。 优点：系统吞吐量大。 缺点：会使大程序长时间得不到调度， 缺点：会使大程序长时间得不到调度，甚至 饿死” 而且对运行时间的估计不准确。 “饿死”，而且对运行时间的估计不准确。
4 7 11 13 17
4 6 9 10 13 8.4
1 2 2.25 5 3.33 2.5
11.8 3.46
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如何选择一个合适的时间片呢？ 如何选择一个合适的时间片呢？
考虑系统进行进程切换的消耗和我们可以承 受的整个系统的消耗； 受的整个系统的消耗； 考虑系统中运行的进程数， 考虑系统中运行的进程数，尽量使用户的交 互体验不会很差(不会感到很慢) 互体验不会很差(不会感到很慢)，进程多时 间片则短一些， 间片则短一些，进程少则时间片可以长一点
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时间片轮转调度示例
时间片为1 进程 到达 运行 时间片为1 名 时间 时间 完成 周转
时间 时间
时间片为4 时间片为4
带权周 完成 周转 转时间 时间 时间 带权周 转时间
A B C D E 平均
0 1 2 3 4
4 3 4 2 4
15 12 16 9 17
15 11 14 6 13
3.75 3.67 3.5 3 3.33
程中根据实际情况调整优先级。 程中根据实际情况调整优先级。
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5. 实时调度算法
EDF调度算法：截止时间最早的任务先执行。 EDF调度算法：截止时间最早的任务先执行。 调度算法 例如：A任务需要执行15毫秒，截止时间在进 例如： 任务需要执行15毫秒， 15毫秒 入系统后的第20毫秒； 任务需要执行10毫秒， 20毫秒 10毫秒 入系统后的第20毫秒；B任务需要执行10毫秒， 截止时间为30毫秒； 任务需要执行5毫秒， 30毫秒 截止时间为30毫秒； C任务需要执行5毫秒， 截止时间为10毫秒。 10毫秒 截止时间为10毫秒。 则调度顺序为CAB CAB。 则调度顺序为CAB。
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作业： 作业：
现有5个任务， 1. 现有5个任务，他们的到达时间和运行时间如 下表，请用先来先服务、 下表，请用先来先服务、短任务优先算法分 别进行调度， 别进行调度，计算平均周转时间和平均带权 周转时间。 周转时间。
进程 到达时间 运行时间
A 0 3
B 2 6
C 4 4
D 6 5
E 8 2
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例1:设某系统的进程到达的时间和运行时 1:设某系统的进程到达的时间和运行时 先来先服务算法平均 间如下表,请计算采用先来先服务 间如下表,请计算采用先来先服务算法平均 周转时间和平均带权周转时间。 周转时间和平均带权周转时间。 进程 1 2 8.5 0.5 3 9.0 0.1 4 9.5 0.2
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个任务A,B,C,D,E,他们几乎同时到达， A,B,C,D,E,他们几乎同时到达 2. 有5个任务A,B,C,D,E,他们几乎同时到达，预 计他们的运行时间为10 10、 8min， 计他们的运行时间为10、6、2、4、8min，其 优先级分别为3 这里5 优先级分别为3、5、2、1、4，这里5为最高优 先级。 先级。对下列每一种算法计算其平均周转时间 进程切换开销可不考虑）。 （进程切换开销可不考虑）。 1）短任务优先 优先级调度算法（非抢占式） 2）优先级调度算法（非抢占式） 时间片轮转调度算法（时间片2min 2min） 3）时间片轮转调度算法（时间片2min）
8.0 到达时间(时 到达时间 时) 运行时间(小时 小时) 运行时间 小时 2.0
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个进程（ 【例2】有5个进程（A，B，C，D，E）几乎同时 到达一个计算中心，估计的运行时间分别为5 到达一个计算中心，估计的运行时间分别为5， 分钟，他们的优先级分别为1 4，9，8，3分钟，他们的优先级分别为1，2， 为最低）。 ）。对下面的每一种调度算 3，4，5（1为最低）。对下面的每一种调度算 分别计算进程的平均周转时间： 法，分别计算进程的平均周转时间： 最高优先级优先； 1、最高优先级优先； 短任务优先； 2、短任务优先； 时间片轮转（时间片为1 3、时间片轮转（时间片为1分钟）；
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4.优先级法 优先级法
给每个进程一个优先级， 给每个进程一个优先级 ， 调度时选择优先级 高的进程运行。 高的进程运行。 两种： 两种： 静态优先级:进程创建时就确定一个优先级， 静态优先级 : 进程创建时就确定一个优先级 ， 以后
不再改变。 不再改变。
动态优先级：创建时有一个初始优先级， 动态优先级：创建时有一个初始优先级，在运行过
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时间片轮转RR RR： 2.时间片轮转RR：每个进程依次轮流运行一个
时间片。 时间片。
本算法中时间片的选取非常重要： 本算法中时间片的选取非常重要： 时间片太长：退化为先来先服务算法。 时间片太长：退化为先来先服务算法。 时间片太短：系统大部分时间浪费在进程切换上， 时间片太短：系统大部分时间浪费在进程切换上，降 低系统效率。 低系统效率。
调度算法(进程) 调度算法(进程)
1. 先 来 先 服 务 FCFS （ First Come First Serve） 按到达的先后次序进行调度。 Serve）:按到达的先后次序进行调度。
优点：公平。 优点：公平。 缺点： 短任务在后面的话 ， 响应时间慢 / 长 ； 缺点 ： 短任务在后面的话， 响应时间慢/ 紧急事件不能优先处理。 紧急事件不能优先处理。 例如：程序A运行100 100秒 程序B运行1 例如：程序A运行100秒，程序B运行1秒，程 序 B 和程序A几乎同时到达，只是稍稍慢了一 和程序A 几乎同时到达， 点点，平均周转时间为100 100. 点点，平均周转时间为100.5秒。
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进程调度
要解决的问题
WHY ：为什么要进行处理机调度 —调度的目标 调度的目标 WHEN： WHEN：何时进行调度 —调度时机 调度时机 WHAT：按什么原则分配CPU WHAT：按什么原则分配CPU —调度算法 调度算法 HOW： 如何分配CPU HOW： 如何分配CPU —CPU调度过程 CPU调度过程 CPU
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二、调度的时机(何时调度)： 调度的时机(何时调度)
1）进程执行结束时。 进程执行结束时 执行结束 进程进入等待状态 无法运行时。 进入等待状态， 2）进程进入等待状态，无法运行时。
进程执行了阻塞原语将自己阻塞，放弃了 进程执行了阻塞原语将自己阻塞， 阻塞 处理机。 处理机。 进程执行了请求I/O操作后进入阻塞 I/O操作后进入阻塞态 进程执行了请求I/O操作后进入阻塞态， 放弃了处理机。 放弃了处理机。 进程执行了P/Down操作， P/Down操作 进程执行了P/Down操作，因为条件不满足 阻塞，放弃了处理机。 而阻塞，放弃了处理机。
先来先服务 时间片轮转 短任务优先 优先级调度 实时调度算法
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调度算法的衡量指标 周转时间： 周转时间：从进程到达到进程完成的时 间间隔为周转时间. 间间隔为周转时间. 带权周转时间
计算方法: 计算方法: 带权周转时间=周转时间/服务时间(运行时间) 带权周转时间=周转时间/服务时间(运行时间)
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一、调度的目标（对于不同的系统调度 调度的目标（ 目标有细微不同） 目标有细微不同）：
极小化平均响应时间 极大化系统吞吐率 保持系统各个功能部件均处于繁忙状 态 提供某种貌似公平的机制
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公平： 公平：确保每个进程都能公平地占有处 理机; 理机 利用率高：使处理机和设备尽可能忙; 利用率高：使处理机和设备尽可能忙 响应时间快： 响应时间快：用户发出命令到看到结果 所等待的时间短，即与用户交互快捷; 所等待的时间短，即与用户交互快捷 系统吞吐量大： 系统吞吐量大：单位时间内完成的工作 尽可能多，即系统运行效率高; 尽可能多，即系统运行效率高
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3）在分时系统中执行进程的时间片用完。 在分时系统中执行进程的时间片用完。 时间片用完 在执行完系统调用后， 4）在执行完系统调用后，由系统调用返 回时。 在可剥夺方式下， 5）在可剥夺方式下，有优先级高的进程 时。
ห้องสมุดไป่ตู้
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三、进程调度策略
调度方式 非剥夺式调度：进程自动放弃CPU 非剥夺式调度：进程自动放弃CPU 可剥夺式调度：系统强迫进程放弃CPU 可剥夺式调度：系统强迫进程放弃CPU 调度算法