第四章 处理机调度

处理机调度-调度算法处理机调度-调度算法先来先服务（FCFS）调度算法概念将⽤户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，按照先来先服务的⽅式进⾏调度处理。

公平性1.直观看，该算法在⼀般意义下是公平的。

即每个作业或进程都按照它们在队列中等待时间长短决定它们是否优先享受服务2.但如果执⾏时间较短的作业或进程在某些执⾏时间很长的作业或进程之后到达，则它们将等待很长时间轮转法基本思路基本思路是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成⽐例过程将CPU的处理时间分成固定⼤⼩的时间⽚。

如果⼀个进程在被调度选中之后⽤完了系统规定的时间⽚，但未完成要求的任务，则它⾃⾏释放⾃⼰所占有的CPU⽽排到就绪队列的末尾，等待下⼀次调度。

同时，进程调度程序⼜去调度当前就绪队列中的第⼀个进程或作业。

轮转法只能调度可抢占资源轮转法只能⽤来调度分配那些可以抢占的资源。

将它们随时剥夺再分配给别的进程例⼦:CPU是可抢占资源的⼀种但如打印机等资源是不可抢占的作业调度不使⽤轮转法:由于作业调度是对除了CPU之外的所有系统硬件资源的分配，其中包含有不可抢占资源，所以作业调度不使⽤轮转法轮转法的时间⽚选取问题时间⽚长度的选择会直接影响系统开销和响应时间过短的问题:如果时间⽚长度过短，则调度程序剥夺处理机的次数增多。

这将使进程上下⽂切换次数也⼤⼤增加，从⽽加重系统开销过长的问题:如果时间⽚长度选择过长，例如⼀个时间⽚能保证就绪队列中所需执⾏时间最长的进程能执⾏完毕，则轮转法变成了先来先服务法由于时间⽚的选取要满⾜相应时间的要求，所以是有如下的关系:q=R/NmaxR：系统对响应时间的要求RNmax：就绪队列中所允许的最⼤进程数Nmax相应的关系:1.在q为常数的情况下，如果就绪队列中的进程数远⼩于Nmax，则响应时间R看上去会⼤⼤减⼩2.由于q值固定，从⽽进程上下⽂切换的时机不变，系统开销也不变。

3.CPU的整个执⾏时间等于各进程执⾏时间加上系统开销。

第四章处理机调度4.3 习题4.3.1 选择最合适的答案1．某系统采用了银行家算法，则下列叙述正确的是（）。

A.系统处于不安全状态时一定会发生死锁B.系统处于不安全状态时可能会发生死锁C.系统处于安全状态时可能会发生死锁D.系统处于安全状态时一定会发生死锁2．银行家算法中的数据结构包括有可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation、需求矩阵Need，下列选项正确的是（）。

A.Max[i,j]=Allocation[i,j]+Need[i,j]B.Need[i,j]= Allocation[i,j]+ Max[i,j]C.Max[i,j]= Available[i,j]+Need[i,j]D.Need[i,j]= Available[i,j]+ Max[i,j]3．下列进程调度算法中，（）可能会出现进程长期得不到调度的情况。

A.非抢占式静态优先权法B.抢占式静态优先权法C.时间片轮转调度算法D.非抢占式动态优先权法4．在下列选项中，属于预防死锁的方法是（）。

A.剥夺资源法B.资源分配图简化法C.资源随意分配D.银行家算法5．在下列选项中，属于检测死锁的方法是（）。

A.银行家算法B.消进程法C.资源静态分配法D.资源分配图简化法6．在下列选项中，属于解除死锁的方法是（）。

A．剥夺资源法 B.资源分配图简化法C．银行家算法 D.资源静态分配法7．为了照顾紧迫型作业，应采用（）。

A.先来服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.优先权调度算法8．在采用动态优先权的优先权调度算法中，如果所有进程都具有相同优先权初值，则此时的优先权调度算法实际上和（）相同。

A.先来先服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.长作业优先调度算法9．作业从后备作业到被调度程序选中的时间称为（）。

A.周转时间B.响应时间C.等待调度时间D.运行时间10．资源静态分配法可以预防死锁的发生，它们使死锁四个条件中的（）不成立。

处理机调度目标理解在计算机操作系统中，处理机调度是指操作系统对处理机（CPU）进行分配和管理的过程。

目标是合理分配处理机资源，提高系统的吞吐量和响应速度，并确保系统资源的公平利用。

而要理解处理机调度的目标，需要从以下几个方面进行分析。

1. 最大化处理机利用率：处理机是计算机系统中最重要的资源之一，因此调度的首要目标是最大化处理机的利用率。

这意味着在系统中尽可能地让处理机保持繁忙状态，避免出现空闲或闲置情况。

通过合理的调度算法，可以有效地提高处理机的利用率，使得系统的整体性能得到提升。

2. 最小化作业的等待时间：作业的等待时间是指作业从提交到开始执行之间的时间间隔。

长时间的等待会导致作业执行的延迟，降低系统的响应速度。

因此，调度的另一个目标是尽可能地减少作业的等待时间，让作业能够尽早地得到处理机的服务。

通过合理的调度算法，可以充分利用系统资源，缩短作业的等待时间，提高系统的效率。

3. 实现公平性：在多用户系统中，不同的用户对系统资源的需求可能不同。

处理机调度的目标之一是实现资源的公平分配，确保每个用户都能够获得合理的服务。

公平性可以通过调度算法来实现，例如时间片轮转算法可以确保每个作业都能够获得公平的执行时间，避免某些作业长时间占用处理机资源而导致其他作业等待时间过长的情况。

4. 最小化响应时间：响应时间是指用户提交请求到系统响应该请求所需要的时间。

处理机调度的目标之一是尽可能地缩短用户的响应时间，提高用户的体验。

通过合理的调度算法，可以将用户请求迅速调度到处理机上执行，并及时返回结果，减少用户的等待时间，提高系统的响应速度。

综上所述，处理机调度的目标包括最大化处理机利用率、最小化作业的等待时间、实现资源的公平分配以及最小化响应时间。

通过合理选择和设计调度算法，可以达到这些目标，提高计算机系统的整体性能和用户体验。

描述处理机的调度方式一、引言处理机调度是操作系统中的重要任务之一，它决定了多个进程之间的执行顺序。

合理的调度方式能够提高系统的资源利用率和响应速度，实现任务的高效执行。

本文将介绍几种常见的处理机调度方式，并分析其特点和适用场景。

二、先来先服务调度（FCFS）先来先服务调度是最简单的调度方式之一，它按照进程的到达顺序进行调度，先到达的进程先执行。

这种调度方式的特点是公平、无抢占，适用于长作业型的任务。

然而，FCFS调度容易造成“饥饿”现象，即长作业占用处理机时间过长，导致短作业等待时间过长，影响系统的响应速度。

三、最短作业优先调度（SJF）最短作业优先调度是根据进程的执行时间长度来进行调度的。

短作业优先的调度方式能够最大限度地减少平均等待时间，提高系统的响应速度。

然而，SJF调度容易造成长作业的等待时间过长，导致长作业的响应速度变慢。

此外，SJF调度方式需要事先知道每个进程的执行时间，对于实时系统来说，很难做到准确预测。

四、优先级调度优先级调度是根据进程的优先级来进行调度的。

每个进程都被赋予一个优先级，优先级越高的进程越先执行。

优先级调度方式可以根据系统的需求进行设置，以实现对不同类型任务的灵活调度。

然而，优先级调度容易造成低优先级进程的饥饿现象，即低优先级进程长时间无法得到执行。

此外，优先级调度方式需要合理设置优先级，过高的优先级可能导致系统稳定性问题。

五、时间片轮转调度（RR）时间片轮转调度是一种基于时间片的调度方式。

每个进程被分配一个固定长度的时间片，在时间片用完后，进程会被挂起，然后被放入就绪队列的末尾，等待下一次调度。

时间片轮转调度方式公平、无饥饿，适用于多任务环境。

然而，时间片的长度需要合理设置，过长会导致响应速度变慢，过短又会导致频繁的上下文切换，影响系统的效率。

六、多级反馈队列调度（MFQ）多级反馈队列调度是一种综合利用了FCFS、SJF和RR调度方式的调度方式。

它将进程根据优先级划分为多个队列，每个队列采用不同的调度方式。

第四章处理机调度4.3 习题4.3.1 选择最合适的答案1．某系统采用了银行家算法，则下列叙述正确的是（）。

A.系统处于不安全状态时一定会发生死锁B.系统处于不安全状态时可能会发生死锁C.系统处于安全状态时可能会发生死锁D.系统处于安全状态时一定会发生死锁2．银行家算法中的数据结构包括有可利用资源向量Available、最大需求矩阵Max、分配矩阵Allocation、需求矩阵Need，下列选项正确的是（）。

A.Max[i,j]=Allocation[i,j]+Need[i,j]B.Need[i,j]= Allocation[i,j]+ Max[i,j]C.Max[i,j]= Available[i,j]+Need[i,j]D.Need[i,j]= Available[i,j]+ Max[i,j]3．下列进程调度算法中，（）可能会出现进程长期得不到调度的情况。

A.非抢占式静态优先权法B.抢占式静态优先权法C.时间片轮转调度算法D.非抢占式动态优先权法4．在下列选项中，属于预防死锁的方法是（）。

A.剥夺资源法B.资源分配图简化法C.资源随意分配D.银行家算法5．在下列选项中，属于检测死锁的方法是（）。

A.银行家算法B.消进程法C.资源静态分配法D.资源分配图简化法6．在下列选项中，属于解除死锁的方法是（）。

A．剥夺资源法 B.资源分配图简化法C．银行家算法 D.资源静态分配法7．为了照顾紧迫型作业，应采用（）。

A.先来服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.优先权调度算法8．在采用动态优先权的优先权调度算法中，如果所有进程都具有相同优先权初值，则此时的优先权调度算法实际上和（）相同。

A.先来先服务调度算法B.短作业优先调度算法C.时间片轮转调度算法D.长作业优先调度算法9．作业从后备作业到被调度程序选中的时间称为（）。

A.周转时间B.响应时间C.等待调度时间D.运行时间10．资源静态分配法可以预防死锁的发生，它们使死锁四个条件中的（）不成立。

处理机调度算法流程一、引言处理机调度算法是操作系统中的关键部分，它决定了处理机如何分配给不同的进程以实现高效的任务执行。

本文将介绍处理机调度算法的流程，包括先来先服务调度算法、短作业优先调度算法、优先级调度算法和时间片轮转调度算法。

二、先来先服务调度算法先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一。

当一个进程请求处理机时，先到达的进程将被先分配处理机，直到该进程执行完毕或主动释放处理机。

先来先服务调度算法的流程如下：1. 将所有进程按照到达时间的先后顺序排列。

2. 选择等待队列中的第一个进程，将处理机分配给它。

3. 当该进程执行完毕或主动释放处理机后，选择等待队列中的下一个进程，重复第2步。

4. 重复以上步骤，直到所有进程执行完毕。

三、短作业优先调度算法短作业优先调度算法是根据进程的执行时间来决定处理机分配的优先级，执行时间短的进程优先级高。

短作业优先调度算法的流程如下：1. 将所有进程按照执行时间的长短进行排序。

2. 选择执行时间最短的进程，将处理机分配给它。

3. 当该进程执行完毕或主动释放处理机后，选择执行时间次短的进程，重复第2步。

4. 重复以上步骤，直到所有进程执行完毕。

四、优先级调度算法优先级调度算法是根据进程的优先级来决定处理机分配的顺序，优先级高的进程优先级高。

优先级调度算法的流程如下：1. 将所有进程按照优先级的高低进行排序。

2. 选择优先级最高的进程，将处理机分配给它。

3. 当该进程执行完毕或主动释放处理机后，选择优先级次高的进程，重复第2步。

4. 重复以上步骤，直到所有进程执行完毕。

五、时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法是一种公平的调度算法，它将处理机分配给每个进程一个固定的时间片，当时间片用完后，将处理机分配给下一个进程。

时间片轮转调度算法的流程如下：1. 将所有进程按照到达时间的先后顺序排列。

2. 选择等待队列中的第一个进程，将处理机分配给它，并设置一个固定的时间片。

3. 当时间片用完后，将处理机分配给等待队列中的下一个进程，重复第2步。

第4章中断和处理机调度4.1中断4.2处理机调度4.3实时调度4.4多处理机调度操作系统的基本特征是并发与资源共享，而实现这些特征是和中断密不可分的，因而中断是与处理机管理密切相关的一个重要概念。

中断或中断机制是实现多道程序设计与并发执行的基础和必要条件。

4.1.1中断和指令周期有关中断的几个概念引起中断的事件或发出中断请求的来源称为中断源。

中断源向CPU发出处理请求称为中断请求。

硬件对中断请求作出反应的过程称为中断响应。

中断过程：┇┇12ii+1n┇在此处产生中断用户程序中断处理程序通过中断转移控制4.1.1中断和指令周期4.1.1 中断和指令周期取下一条指令分析指令执行指令检查中断；初始化中断处理程序停止开始取指阶段分析阶段执行阶段中断阶段图4.2中断和指令周期4.1.2 中断处理正在运行的程序中断装置中断处理程序时钟中断I/O 中断控制台中断硬件中断程序错误中断运行程序访管指令中断装置中断处理程序（a ）强迫性中断（b ）自愿性中断图4.3两类中断事件4.1.2 中断处理中断处理程序并不是每一个中断源一个中断处理程序，而是每类中断事件一个。

每个中断处理程序都有一个入口地址（PC）及其运行环境（PSW）当中断事件发生时，中断装置根据中断类别自动地将对应的PSW和PC分别送入程序状态字和程序计数器中，如此便转入到对应的中断处理程序。

这个转移类似于向量转移，因而PSW和PC也可以被称为中断向量。

4.1.2 中断处理┇PSW 1，PC 1PSW 2，PC 2PSW 3，PC 3PSW 4，PC 4PSW 5，PC 5┇PSW n ，PC n CSWCAW定时器PSW 1，PC 1PSW 2，PC 2PSW 3，PC 3PSW 4，PC 4PSW 5，PC 5┇，PC 现行PSW ，PC 旧PSW ，PC 新PSW ，PC ①③②PC 1：中断处理程序PC 2：中断处理程序PC 3：中断处理程序PC 4：中断处理程序PC 5：中断处理程序PC n ：中断处理程序┇结束4.1.2 中断处理时钟中断的发生时，处理程序做许多系统管理的工作：进程管理作业管理：资源管理：事件处理系统维护实现软件时钟4.1.3 多个中断处理多个中断有两种方法：当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。

第四章处理机调度与死锁4.1 知识点汇总1、处理机调度级别⑴调度：选出待分派的作业或进程⑵处理机调度：分配处理机⑶三级调度：高级调度（作业调度）、中级调度（内存对换）、低级调度（进程调度）2、作业状态⑴作业状态分为四种：提交、后备、执行和完成。

⑵作业状态变迁图：图4-1 作业状态及变迁3、作业调度和调度的功能⑴. 作业调度的任务后备状态→执行状态执行状态→完成状态⑵作业调度的功能①记录系统中各个作业的情况②按照某种调度算法从后备作业队列中挑选作业③为选中的作业分配内存和外设等资源④为选中的作业建立相应的进程⑤作业结束后进行善后处理工作4、进程调度和调度的功能1）. 进程调度：后备状态→执行状态2）. 进程调度时机：任务完成后、等待资源时、运行到时了、发现重调标志3）. 进程调度的功能：保存现场、挑选进程、恢复现场5、两级调度模型 作业调度和进程调度的区别6、评价调度算法的指标调度性能评价准则：CPU利用率、吞吐量、周转时间、就绪等待时间和响应时间（1）吞吐量：单位时间内CPU完成作业的数量（2）周转时间：1) 周转时间=完成时刻－提交时刻2) 平均周转时间=周转时间／n3) 带权周转时间=周转时间／实际运行时间4) 平均带权周转时间=带权周转时间／n7、作业与进程调度算法（1）先来先服务（FCFS）调度算法的实现思想：按作业（进程）到来的先后次序进行调度，即先来的先得到运行。

用于作业调度：从作业对列（按时间先后为序）中选择队头的一个或几个作业运行。

用于进程调度：从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程投入运行。

例如设有三个作业，编号为1，2，3。

各作业分别对应一个进程。

各作业依次到达，相差一个时间单位。

①图示出采用FCFS方式调度时这三个作业的执行顺序②算出各作业的周转时间和带权周转时间（2）时间片轮转（RR）调度算法的实现思想：系统把所有就绪进程按先进先出的原则排成一个队列。

新来的进程加到就绪队列末尾。