可剥夺式处理机调度问题实例及进程调度算法

Posted 2022-08-03 爱橙子的OK绷

问题一：

在0时刻，进程A进入系统，按照这个顺序，在30时刻，进程B和进程C也抵达；在90时刻，进程D和进程E也抵达。一个时间片是10个单元。（进程A需要占用CPU 50个单元；进程B需要占用CPU 40个单元；进程C需要占用CPU 30个单元；进程D需要占用CPU 20个单元；进程E需要占用CPU 10个单元；）如果按照短作业优先级的方法，哪个进程最后结束？

问题一求解：

解析：短作业优先=最短剩余时间作业优先，即是可剥夺式处理机调度问题，支持抢占。！！！！

看图一目了然。

如果按短作业优先级的方法，进程B最后结束。

问题二：

某多道程序设计系统配有一台处理器和两台外设IO1和IO2，现有3个优先级由高到低的作业J1、J2和J3都已装入了主存，它们使用资源的顺序和占用时间分别是：

J1:IO2(30ms),CPU(10ms),IO1(30ms),CPU(10ms) J2:IO1(20ms),CPU(20ms),IO2(40ms)
J3:CPU(30ms),IO1(20ms) 

处理器调度采用可抢占的优先级算法，忽略其他辅助操作时间，回答下列问题：
（1）分别计算作业J1、J2和J3从开始到完成所用的时间；
（2）3个作业全部完成时CPU的利用率；

问题二求解：

注意：CPU不可同时使用（单CPU）；每个IO设备也不可同时使用，如IO1。！！！！

分析：
(1)J1占用IO2传输30ms时，J1传输完成，抢占J2的CPU，运行10ms，再传输30ms，运行10ms，完成。由图可见，J1从开始到完成所用的时间为：30+10+30+10=80ms。

J2与其并行地在IO1上传输20ms，抢占J3的CPU，J2运行10ms后，被J1抢占CPU，等待10ms之后，J2再次得到CPU，运行10ms，J2启动IO2传输，40ms完成。由图可见，J2从开始到完成所用的时间为：20+10+10+10+40=90ms。

J3在CPU上执行20ms，被J2抢占CPU，等待30ms，再运行10ms，等待10ms，J3启动IO1进行20ms的传输，完成。J3从开始到完成所用的时间为：20+30+10+10+20=90ms。

(2)三个作业全部完成时，CPU的利用率为：(10+20+30+10)/90=7/9=78%。

(3)三个作业全部完成时，外设IO1的利用率为：(20+30+20)/90=7/9=78%。

扩展知识：操作系统进程调度算法

FCFS: 先来先服务，也可以称为先进先出轮转：以一个周期性间隔产生时钟中断，此时当前正在运行的进程被置于就绪队列，基于FCFS选择下一个就绪进程运行。

SPN：最短进程优先，下一次选择所需处理时间最短的进程SRT：最短剩余时间优先，总是选择预期剩余时间最短的进程；

FPF：优先权调度算法类型，当把该算法用于作业调度时，系统将从后备队列中选择若干个优先权最高的作业装入内存。当用于进程调度时，该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程；又分为：
1）非抢占式优先权算法。在这种方式下，系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先权最高的进程后，该进程便一直执行下去，直至完成；或因发生某事件使该进程放弃处理机时，系统方可再将处理机重新分配给另一优先权最高的进程。
2）抢占式优先权调度算法：在这种方式下，系统同样是把处理机分配给优先权最高的进程，使之执行。但在其执行期间，只要又出现了另一个其优先权更高的进程，进程调度程序就立即停止当前进程(原优先权最高的进程)的执行，重新将处理机分配给新到的优先权最高的进程。

HRRN：在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要的不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引入前面所述的动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a 提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。最高响应比优先，R=(w+s)/s，其中R表示响应比，w表示已经等待的时间，s表示期待服务的时间；

时间片轮转法：在早期的时间片轮转法中，系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU 分配给队首进程，并令其执行一个时间片。时间片的大小从几ms 到几百ms。当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。
多级反馈队列调度算法：它是目前被公认的一种较好的进程调度算法。进程第一次进入系统是放置于RQ0,第一次被强占并返回就绪态时，放入RQ1，以后每次被强占就下降一级。如果进程处于最低等级，则不再降级，反复返回到该队列，直到结束。