处理机调度的层次和调度算法的目标

绝地灬酷狼 2023-07-17 09:47 28阅读 0赞

**目录**

处理机调度的基本概念

处理机调度的层次

1、高级调度

2、低级调度

3、中级调度

三种调度的区别

调度队列模型

1、仅有进程调度的调度队列模型

2、具有高级和低级调度的调度队列模型

3、同时具有三级调度的调度队列模型

处理机调度算法的目标

1、处理机调度算法的共同的目标

2、批处理系统的目标

3、分时系统的目标

4、实时系统的目标

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## 处理机调度的基本概念 ##

在多道程序环境下，进程数目往往多于处理机数目。这就要求系统能够按某种算法，动态的把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。

分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统性能，在很大程度上取决于处理机调度的性能。

因此，处理机调度便成为OS设计的中心问题之一。

## 处理机调度的层次 ##

### 1、高级调度 ###

高级调度又称为作业调度、长程调度、接纳调度。高级调度所做的是把外存上处于后备队列的某些作业调入内存，并为其创建进程、分配资源。然后把新创建的进程安排在就绪队列里。

高级调度一般用于批处理系统中，把作业由外存调入内存。分时系统中为做到及时响应，作业会被直接送入内存。实时系统中通常不需要作业调度。

每次执行作业调度都需要考虑两个问题：1、接纳多少作业（根据系统的规模、运行速度等考虑）2、接纳哪些作业（根据调度算法决定）。

### 2、低级调度 ###

低级调度又称进程调度、短程调度。低级调度用来决定就绪队列中的哪一个进程获得处理机资源（使用CPU），然后再由分配程序把处理机分配给该进程。进程调度是最基本的调度，三种系统都有。

进程调度有两种调度方式：1、非抢占方式（某个进程获得处理机并开始运行，直到进程运行完或者进程被阻塞，才允许处理机分配出去）2、抢占方式（一个进程正在使用处理机，调度程序可以暂停这个进程，把处理机分配给其他进程）

抢占的原则：1、优先权原则（优先权高的进程可以抢占优先权低的进程）2、短作业优先原则（短作业进程可以抢占长作业进程）3、时间片原则（进程在时间片内运行，时间片用完，进程失去处理机使用权，再通过调度算法让某一个进程获得处理机）

### 3、中级调度 ###

中级调度又称中程调度。中级调度可以将内存中暂时不运行的进程调入外存，腾出内存资源。这些被调出的进程又成为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程具备运行条件或者内存空闲时，又可以通过中级调度把进程调入内存，如果进程具备运行条件就把该进程调入就绪队列，不具备运行条件就进入阻塞队列。

### 三种调度的区别 ###

进程调度的运行频率最高，在分时系统中通常是10~100ms便进行一次进程调度，因而进程调度算法不能太复杂，以免占用太多的CPU时间。

作业调度是发生在一个作业运行完毕，退出系统，而需要重新调度一个作业进入内存时，故作业调度的周期较长，大约几分钟一次。因而也允许作业调度算法花费较多的时间。

中级调度的运行频率，基本上介于进程调度和作业调度之间。

## 调度队列模型 ##

### 1、仅有进程调度的调度队列模型 ###

在分时系统中，通常只设置进程调度。作业直接调入内存的就绪队列，等待调度，调度成功，时间片使用完毕，重新进入就绪队列。如果在执行的过程中申请外设，则进入阻塞队列，等待具备运行条件，从阻塞队列调到就绪队列。

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### **2、具有高级和低级调度的调度队列模型** ###

批处理系统中既有进程调度又有作业调度。作业调度将作业调入内存，进入就绪队列，进程调度就同上。

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### **3、同时具有三级调度的调度队列模型** ###

OS引入中级调度后，进程的状态就可以分为内存就绪和外存就绪、内存阻塞和外存阻塞。这和进程状态图的转化是一样的。由于内存不足，无法调入新的紧急进程，所以必须把现有就绪队列或阻塞队列中的某些进程调到外存。当内存空闲一些时，外存就绪态的进程可以直接调回内存的就绪队列；外存阻塞的进程可以调回内存的阻塞队列，当然如果这时阻塞条件得到满足，直接调入外存就绪队列，再由外存就绪态转为活动就绪态。

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## 处理机调度算法的目标 ##

### 1、处理机调度算法的共同的目标 ###

资源利用率、公平性、平衡性、策略强制执行

### 2、批处理系统的目标 ###

周转时间短、系统吞吐量高、处理机利用率好

### 3、分时系统的目标 ###

响应时间快、均衡性

### 4、实时系统的目标 ###

截止时间的保证、可预测性

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