进程调度

多道程序环境下，进程数目往往多于处理机数目，致使它们争用处理机。这就要求系统能按某种

算法，动态地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进程调度程序完

成的。它是操作系统设计的中心问题之一。

进程调度的基本概念

    高级、中级和低级调度

        个作业从提交开始直到完成，往往要经历下述三级调度：

        高级调度：(High-Level Scheduling)又称为作业调度，它决定把后备作业调入内存运行；

        低级调度：(Low-Level Scheduling)又称为进程调度，它决定把就绪队列的某进程获得CPU；

        中级调度：(Intermediate-Level Scheduling)又称为在虚拟存储器中引入，在内、外存对换

                    区进行进程对换。

    进程调度方式

        进程调度有以下两种基本方式：

非剥夺方式

    分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程。

剥夺方式

    当一个进程正在运行时，系统可以基于某种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程。剥夺原则有：优先权原则、短进程、优先原则、时间片原则。

        例如，有三个进程P1、P2、P3先后到达，它们分别需要20、4和2个单位时间运行完毕。

        假如它们就按P1、P2、P3的顺序执行，且不可剥夺，则三进程各自的周转时间分别为20、24、

    26个单位时间，平均周转时间是23.33个时间单位。

        假如用时间片原则的剥夺调度方式，可得到：

0

 

2

 

4

 

6

 

8

 

10

 

12

     

26

P1

P2

P3

P1

P2

P1

P1

...

P1

2

2

2

2

2

16

        可见：P1、P2、P3的周转时间分别为26、10、6个单位时间，平均周转时间为14个单位时间。

        衡量进程调度性能的指标有：周转时间、响应时间、CPU-I/O执行期。

进程调度算法

    先进先出算法

        算法总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程，一个进程一旦分得处理机，便一直执行

    下去，直到该进程完成或阻塞时，才释放处理机。

        例如，有三个进程P1、P2和P3先后进入就绪队列，它们的执行期分别是21、6和3个单位时间，

    执行情况如下图：

0

 

21

 

27

 

30

P1

P2

P3

21

6

3

        对于P1、P2、P3的周转时间为21、27、30，平均周转时间为26。

        可见，FIFO算法服务质量不佳，容易引起作业用户不满，常作为一种辅助调度算法。

    最短CPU运行期优先调度算法(SCBF--Shortest CPU Burst First)

        该算法从就绪队列中选出“下一个CPU执行期”最短的进程，为之分配处理机。

        例如，在就绪队列中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的下一个执行期分别是16、12、4和3

    个单位时间，执行情况如下图：

0

 

3

 

7

 

19

 

35

P4

P3

P2

P1

3

4

12

16

        P1、P2、P3和P4的周转时间分别为35、19、7、3，平均周转时间为16。

        该算法虽可获得较好的调度性能，但难以准确地知道下一个CPU执行期，而只能根据每一个进程

    的执行历史来预测。

    最高优先权(FPF)优先调度算法

        该算法总是把处理机分配给就绪队列中具有最高优先权的进程。常用以下两种方法来确定进程的

    优先权：

静态优先权

   静态优先权是在创建进程时确定的，在整个运行期间不再改变。
依据有：进程类型、进程对资源的要求、用户要求的优先权。

动态优先权

   动态优先权是基于某种原则，使进程的优先权随时间改变而改变。

    轮转法

        前几种算法主要用于批处理系统中，不能作为分时系统中的主调度算法，在分时系统中，都采用

    时间片轮转法。

        简单轮转法：系统将所有就绪进程按FIFO规则排队，按一定的时间间隔把处理机分配给队列

                      中的进程。这样，就绪队列中所有进程均可获得一个时间片的处理机而运行。

        多级队列方法：将系统中所有进程分成若干类，每类为一级。

    多级反馈队列

        多级反馈队列方式是在系统中设置多个就绪队列，并赋予各队列以不同的优先权。

进程调度的实现

    引起进程调度的原因

        正在执行的进程执行完毕或因发生某事件而不能再继续执行；

        执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行；

        在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作如P操作、阻塞、挂起原语等；

        在可剥夺式调度中，有比当前进程优先权更高的进程进入就绪队列；

        在时间片轮转法中，时间片完；

        △通常系统是按先来先服务或优先权形式来组织调度队列。

    进程调度算法

其中，RQ为就绪队列指针，EP为运行队列指针。

基本概念

    高级调度：它用于确定把后备队列上的哪些作业调入内存。

    低级调度：指在多道程序环境下，内核按一定的调度算法，从就绪队列中选出一进程，把处理机              分配给它。 

    中级调度：核心按一定的调度算法，将内存中处于等待状态的某些进程调至外存对换区，来腾空              这部分内存。  

    周转时间：从提交开始到完成为止的时间间隔。

    响应时间：从提交一个请求到首次产生响应的时间间隔。

    CPU-I/O执行期：进程在运行时，交替地处于两种工作状态：CPU忙和I/O忙。