处理机调度的基本概念

Posted 2023-04-03 Open-AI

高级、中级和低级调度

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高级调度

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——又称作业调度或长调度

定义：用于决定把外存上后备队列中哪些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源，然后将新创建的进程插入到就绪队列中，准备运行。

每次作业调度，都需做以下两个决定：

接纳多少个作业——取决于多道程序度

接纳哪些作业——取决于调度算法

▲内存中同时运行的作业数目太多，会影响系统的服务质量。如，周转时间长。

▲内存中同时运行的作业数目太少，会导致系统资源利用率和系统吞吐量低。

低级调度

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又称进程调度或短调度。是最基本的调度，三种类型OS中，都必须配置此调度。

定义：用来决定 就绪队列 中的 哪个进程 应获得处理机，然后再由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。

进程调度可采用下述两种调度方式：

（1）非抢占方式

（2）抢占方式

允许调度程序根据某种原则，暂停某个正在执行的进程，将已分配给该进程的处理机重新分配给另一进程。

抢占原则有；

优先权原则；
短作业优先原则；
时间片原则；

中级调度

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挂起和激活，存储器管理中的对换功能。

主要目的：为了提高内存的利用率和系统的吞吐量

三种调度相比较：

进程调度的运行频率最高
作业调度频率最低
中级调度界于之间

调度队列模型

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FCFS调度算法是一种最简单的调度算法。既可用于作业调度，也可用于进程调度。

用于作业调度中：从后备队列作业中，选择一个或几个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入进程就绪队列。

用于进程调度时：从就绪队列中，选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后，才放弃处理机。——非抢占式

CPU繁忙型作业——需要大量的CPU时间进行计算，而很少请求I/O。如，科学计算

I/O繁忙型作业——是指CPU进行处理时，需频繁地请求I/O。如，大多数事务处理

短作业(进程)优先调度算法

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短作业优先（SJF）调度算法—— 从后备队列中选择一个或几个估计运行时间最短的作业，将它调入内存运行。

短进程优先（SPF）调度算法——从就绪队列中选择一个估计运行时间最短的作业，将处理机分配给它，使它立即执行并一直到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时，再重新调度。(非抢占式)

SJF调度算法的优点：

当多个作业同时到达时，SJF算法可使平均周转时间最短。

SJF调度算法的缺点：

该算法对长作业不利——长作业可能长期不被调度，甚至“饿死”。

未考虑作业的紧迫性，不能保证紧迫作业（进程）会被及时调度。

由于作业（进程）的长短只是根据用户所提供的估计时间而定的，致使该算法不一定能真正做到短作业优先调度。

操作系统—处理机调度的概念以及层次

【操作系统】—处理机调度的概念以及层次

本章节学习内容如下

一、调度的基本概念

当有一堆任务要处理，但由于资源有限，这些事情没办法同时处理，这就需要确定某种规则来决定处理这些任务的顺序，这就是“调度”研究的问题。

在多道程序系统中，进程的数量往往是多于处理机的个数的这样不可能同时并行的处理各个进程

处理机调度：就是从就绪队列中按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给他运行，已实现进程的并发执行

二、调度的三个层次

（一）、高级调度

由于内存空间有限，有时无法将用户提交的作业全部放入内存，因此就需要确定某种规则来决定将作业调入内存的顺序

高级调度（作业调度）：按一定的原则从外存上处于后备队列的作业中挑选一个或则多个作业，给他们分配内存等必要资源，并建立相应的进程（建立PCB）以使他们获得竞争处理机的权利。

高级调度是辅助（外存）与内存之间的调度，每个作业只调入一次，调出一次，作业调入时会建立相应的PCB，作业调出时才撤销PCB，高级调度主要是指调入的问题，因为只有调入的时机需要操作系统来确定，但调出的时机必然是作业运行结束才调出

（二）、中级调度

引入了虚拟存储技术后，可将暂时不能运行的进程调至外存等待，等他重新具备了运行条件且内存又稍有空闲时，再重新调入内存，这么做的目的是为了提高内存利用率和系统吞吐量。

暂时调到外存等待的进程状态被称为挂起状态。值得注意的是，PCB并不会一起调到外存，而是会常驻内存，PCB中会记录进程数据在外存中的存放位置，进程状态等信息，操作紫铜通过内存中的CPU来保持对各个进程的监控、管理。被挂起的进程PCB会被放到挂起队列中。

中级调度（内存调度），就是要决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存

一个进程可能会被多次调出、调入内存，因此中级调度发生的频率要比高级调度更高

（三）、低级调度

低级调度（进程调度）：其主要的任务是按照某种方法和策略从就绪队列中选取一个进程，将处理机制分配给它

进程调度是操作系统中最基本的一种调度，在一般的操作中都必须配置进程调度

三、进程的挂机状态与七状态模型

暂时调到外存等待的进程状态被称为挂起状态（挂起太suspend）

挂起太又可以进一步细分为就绪挂起、阻塞挂起两种状态

七状态模型

四、三层调度的联系和对比