考研笔记-计算机之操作系统:处理器管理(处理机调度)
- 2026-09-19 00:06:38
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表-处理机调度层次 | |||
处理机调度层次 | 作业调度 （高级/长程调度） | 进程对换 （中级/中程调度） | 进程调度 （低级/短程调度） |
调度对象 | 作业 | 进程 | 进程（或内核级线程） |
调度方向 | 将外存上处于后备队列中的作业调入内存 | 将进程在内存和外存之间进行调度 | 将内存上处于就绪队列中的进程调入CPU |
调度方式 | 每当作业进入外存时，系统为每一个作业创建一个JCB，并将其插入后备队列。作业调度从后备队列中选出若干作业，为它们分配除处理机外运行所需的资源 | 将内存中暂时不能运行的进程调出至外存，以便腾出足够的内存空间，再把已具备运行条件的进程调入内存。 | 每当进程进入内存时，系统为每一个进程创建一个PCB，并将其插入就绪队列。进程调度从就绪队列中选出一个进程，为其分配处理机，并为其设置运行现场 |
进程状态转换 | 实现创建态和终止态的转换 | 实现活动态和静止态的转换 | 实现就绪态、运行态和阻塞态的转换 |
进程周期阶段 | 开始 | 暂停和恢复 | 运行 |
调度频率 | 低 | 中 | 高 |
关系 | 作业调度在将作业调入内存后，分别为它们建立进程，并将它们插入就绪队列等待进程调度 | ||
说明： 1) 在同时具有三级调度的OS中，进程的就绪态分为内存就绪（即活动就绪，表示进程在内存中就绪）和外存就绪（即静止就绪，表示进程在外存中就绪），阻塞态分为内存阻塞（即活动阻塞，表示进程在内存中阻塞）和外存阻塞（即静止阻塞，表示进程在外存中阻塞）；在中级调度的作用下，进程实现活动态和静止态的转换，在低级调度的作用下，进程实现就绪态、运行态和阻塞态的转换，在高级调度的作用下，进程实现创建态和终止态的转换。 |
表-选择调度方式和调度方法的准则 | |||
面向对象 | 准则 | 准则说明 | |
面向用户 | 周转时间短 | 周转时间 | 作业周转时间，指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔。作业周转时间包括四部分：①作业在后备队列中等待调度的时间；②进程在就绪队列中等待调度的时间；③进程在CPU上执行的时间；④进程在阻塞队列中等待I/O操作完成的时间；其中，后三项在一个作业的整个处理过程中可能出现多次。 |
平均周转时间 |
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带权周转时间 |
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平均带权周转时间 |
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适用对象 | 通常将该准则作为评价批处理系统的准则之一。 | ||
响应时间快 | 响应时间 | 响应时间，指从用户提交请求开始到系统首次产生响应为止的时间。响应时间包括三部分：①请求传递到CPU所需的时间；②CPU处理请求所需的时间；③响应传送所需的时间。 | |
适用对象 | 通常将该准则作为评价分时系统的准则之一。 | ||
截止时间有保证 | 截止时间 | 截止时间，指某任务必须开始执行的最迟时间，或必须完成执行的最迟时间。 | |
适用对象 | 通常将该准则作为评价实时系统的准则之一。 | ||
优先权准则 | 优先权准则 | 即高优先权优先。 | |
适用对象 | 通常将该准则作为评价批处理、分时和实时系统的准则之一。 | ||
面向系统 | 系统吞吐量高 | 吞吐量 | 吞吐量，指系统单位时间内所完成的作业数。 |
适用对象 | 通常将该准则作为评价批处理系统的准则之一。 | ||
资源利用率高 | 适用对象 | 通常将该准则作为评价大、中型系统的准则之一。 |
表-排队和调度 | ||||
分类依据 | 分类 | 调度算法举例 | ||
排队 | 优先权 | 静态 | 到达顺序、需处理时间 | FCFS、SJF |
动态 | 响应比（Rp） | 高响应比优先 | ||
调度 | 抢占方式 | 非抢占 | FCFS、SJF、高响应比优先 | |
时间片（定时）抢占 | FCFS、高响应比优先、多级反馈队列（一） | |||
立即抢占 | SJF、多级反馈队列（二） | |||
说明： 1) 根据进行调度的时间点不同，可分为非抢占、时间片抢占和立即抢占三种调度方式，每次调度时均选择优先权最高的，优先权可以有不同的定义。 |
表-调度算法 | ||||
非实时调度算法 | FCFS | 每次从就绪队列中选择最先进入队列的进程，将CPU分配给该进程 | 非抢占 | 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 |
SJF | 每次从就绪队列中选择估计运行时间最短的进程，将CPU分配给该进程 | 非抢占 | 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 | |
高响应比优先 | 每次从就绪队列中选择响应比最高的进程，将CPU分配给该进程 Rp=（等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间=响应时间/要求服务时间 | 非抢占 | 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 | |
多级反馈队列调度算法 | 1) 同级队列采用时间片抢占式，优先权为FCFS； 2) 不同队列采用立即抢占式，优先权为队列级数； 3) 时间片到未完成则降级（最低级除外，最低级采用时间片轮转）； 4) 仅当高优先级队列为空时，才处理低优先级队列； | 1) 设置多个就绪队列，第一个队列的优先级最高，其余各队列的优先级逐个递减，且优先级越高的队列其时间片越小； 2) 当一个新进程进入内存后，首先将它放入第一队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度；如果它在一个时间片结束时尚未完成，则将其转入第二队列的末尾，……；在最后一队列中采取时间片轮转的方式运行； 3) 仅当第1~i-1队列均空时，才调度第i队列中的进程运行，若第i队列中的进程正在运行时，有新进程进入第1~i-1中的任一队列，则该进程抢占当前正在运行的进程，同时将正在运行的进程放回第i队列的末尾。 | ||
实时调度算法 | EDF | 开始截止时间越早，优先级越高（ESDF） | 适用于非抢占式调度方式，用于非周期实时任务 | |
完成截止时间越早，优先级越高（EFDF） | 适用于抢占式调度方式，用于周期实时任务 | |||
LLF | 松弛度越低，优先级越高。 任务A的松弛度=任务A的必须完成时刻－当前时刻－任务A本身的剩余运行时间 | 仅当松弛度减为0时才进行抢占，而不是松弛度小于当前正运行任务的松弛度便立即抢占。 | ||
说明： 1) 系统可调度的条件： 设系统中有m个周期性的硬实时任务，它们的单次处理时间表示为Ci，周期时间表示为Pi，系统中的处理机数为N，则必须满足限制条件： |
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