《处理机管理》PPT课件

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1、第五章处理机管理5.1引言5.2调度算法5.3调度算法性能分析5.4实时调度5.5多处理机调度5.6调度算法举例处理机管理的工作是对CPU资源进行合理的分配使用，以提高处理机利用率，并使各用户公平地得到处理机资源。这里的主要问题是处理机调度算法和调度算法特征分析。5.1引言5.1.1调度的类型(scheduling)5.1.2调度的性能准则5.1.3进程调度返回5.1.1调度的类型(scheduling)作业：又称为"宏观调度"、"高级调度"。从用户工作流程的角度，一次提交的若干个流程，其中每个程序按照进程调度。时间上通

2、常是分钟、小时或天。内外存交换：又称为"中级调度"。从存储器资源的角度。将进程的部分或全部换出到外存上，将当前所需部分换入到内存。指令和数据必须在内存里才能被CPU直接访问。进程或线程：又称为"微观调度"、"低级调度"。从CPU资源的角度，执行的单位。时间上通常是毫秒。因为执行频繁，要求在实现时达到高效率。从处理机调度的对象、时间、功能等不同角度，我们可把处理机调度分成不同类型。1.按照调度的层次处理机调度的层次2.按照调度的时间周期长期(long-term)：将进程投入"允许执行"进程缓冲池中，或送到"退出"进程缓冲池

3、中。进程状态：New－>Readysuspend,Running－>Exit中期(medium-term)：将进程的部分或全部加载到内存中。进程状态：Ready<－>Readysuspend,Blocked<－>Blockedsuspend短期(short-term)：选择哪个进程在处理机上执行。进程状态：Ready<－>RunningI/O调度：选择哪个I/O等待进程，使其请求可以被空闲的I/O设备进行处理。3.按照OS的分类批处理调度－－应用场合：大中型主机集中计算，如工程计算、理论计算（流体力学）分时调度、实时调度

4、：通常没有专门的作业调度多处理机调度5.1.2调度的性能准则我们可从不同的角度来判断处理机调度算法的性能，如用户的角度、处理机的角度和算法实现的角度。实际的处理机调度算法选择是一个综合的判断结果。周转时间：作业从提交到完成（得到结果）所经历的时间。包括：在收容队列中等待，CPU上执行，就绪队列和阻塞队列中等待，结果输出等待－－批处理系统平均周转时间T平均带权周转时间（带权周转时间W是T(周转)/T(CPU执行)〕响应时间：用户输入一个请求（如击键）到系统给出首次响应（如屏幕显示）的时间－－分时系统截止时间：开始截止时间和

5、完成截止时间－－实时系统，与周转时间有些相似。公平性：不因作业或进程本身的特性而使上述指标过分恶化。如长作业等待很长时间。优先级：可以使关键任务达到更好的指标。1.面向用户的调度性能准则2.面向系统的调度性能准则吞吐量：单位时间内所完成的作业数，跟作业本身特性和调度算法都有关系－－批处理系统平均周转时间不是吞吐量的倒数，因为并发执行的作业在时间上可以重叠。如：在2小时内完成4个作业，而每个周转时间是1小时，则吞吐量是2个作业/小时处理机利用率：－－大中型主机各种设备的均衡利用：如CPU繁忙的作业和I/O繁忙（指次数多，每

6、次时间短）的作业搭配－－大中型主机3.调度算法本身的调度性能准则易于实现执行开销比5.1.3进程调度功能：调度程序(dispatcher)记录所有进程的运行状况（静态和动态）当进程出让CPU或调度程序剥夺执行状态进程占用的CPU时，选择适当的进程分派CPU完成上下文切换进程的上下文切换过程：用户态执行进程A代码－－进入OS核心（通过时钟中断或系统调用）保存进程A的上下文，恢复进程B的上下文（CPU寄存器和一些表格的当前指针）用户态执行进程B代码注：上下文切换之后，指令和数据快速缓存cache通常需要更新，执行速度降低5.

7、2调度算法5.2.1先来先服务5.2.2短作业优先5.2.3时间片轮转算法5.2.4多级队列算法5.2.5优先级算法5.2.6多级反馈队列算法返回通常将作业或进程归入各种就绪或阻塞队列。有的算法适用于作业调度，有的算法适用于进程调度，有的两者都适应。5.2.1先来先服务(FCFS,FirstComeFirstService)按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU；当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才出让CPU（非抢占方式）。在作业或进程唤醒后（如I/O完成），并不立即恢复执行，通常等到当前作业或

8、进程出让CPU。最简单的算法。这是最简单的调度算法，按先后顺序进行调度。1.FCFS算法2.FCFS的特点比较有利于长作业，而不利于短作业。有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。5.2.2短作业优先(SJF,ShortestJobFirst)又称为“短进程优先”SPN(ShortestProcessNe