《處理機(jī)調(diào)度與死鎖》PPT課件

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1、第三章　處理機(jī)調(diào)度與死鎖3.1處理機(jī)調(diào)度的層次3.2調(diào)度隊(duì)列模型和調(diào)度準(zhǔn)則3.3調(diào)度算法3.4實(shí)時(shí)調(diào)度3.5產(chǎn)生死鎖的原因和必要條件3.6預(yù)防死鎖的方法3.7死鎖的檢測(cè)與解除3.1處理機(jī)調(diào)度的層次高級(jí)、中級(jí)和低級(jí)調(diào)度3.1.1高級(jí)調(diào)度（HighLevelScheduling)作業(yè)調(diào)度或長(zhǎng)程調(diào)度（LongTermScheduling）1．作業(yè)和作業(yè)步(1)作業(yè)(Job)。作業(yè)不僅包含了通常的程序和數(shù)據(jù)，而且還應(yīng)配有一份作業(yè)說(shuō)明書，系統(tǒng)根據(jù)該說(shuō)明書來(lái)對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行控制。在批處理系統(tǒng)中，是以作業(yè)為基本單位從外存調(diào)入內(nèi)存的。(2)作業(yè)步(JobS

2、tep)。作業(yè)的每一個(gè)順序加工步驟稱為一個(gè)作業(yè)步，各作業(yè)步之間存在著相互聯(lián)系，往往是把上一個(gè)作業(yè)步的輸出作為下一個(gè)作業(yè)步的輸入。例如，一個(gè)典型的作業(yè)可分成三個(gè)作業(yè)步：①“編譯”作業(yè)步，通過(guò)執(zhí)行編譯程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行編譯，產(chǎn)生若干個(gè)目標(biāo)程序段；②“連結(jié)裝配”作業(yè)步，將“編譯”作業(yè)步所產(chǎn)生的若干個(gè)目標(biāo)程序段裝配成可執(zhí)行的目標(biāo)程序；③“運(yùn)行”作業(yè)步，將可執(zhí)行的目標(biāo)程序讀入內(nèi)存并控制其運(yùn)行。(3)作業(yè)流。若干個(gè)作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)后，被依次存放在外存上，這便形成了輸入的作業(yè)流；在操作系統(tǒng)的控制下，逐個(gè)作業(yè)進(jìn)行處理，于是便形成了處理作業(yè)流。2．作業(yè)控制塊JCB

3、(JobControlBlock)作業(yè)控制塊是作業(yè)在系統(tǒng)中存在的標(biāo)志，其中保存了系統(tǒng)對(duì)作業(yè)進(jìn)行管理和調(diào)度所需的全部信息。在JCB中通常應(yīng)包含的內(nèi)容有：作業(yè)標(biāo)識(shí)、用戶名稱、用戶帳戶、作業(yè)類型(CPU繁忙型、I/O繁忙型、批量型、終端型)、作業(yè)狀態(tài)、調(diào)度信息(優(yōu)先級(jí)、作業(yè)已運(yùn)行時(shí)間)、資源需求(預(yù)計(jì)運(yùn)行時(shí)間、要求內(nèi)存大小、要求I/O設(shè)備的類型和數(shù)量等)、進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間、開(kāi)始處理時(shí)間、作業(yè)完成時(shí)間、作業(yè)退出時(shí)間、資源使用情況等。作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)建立JCB，插入相應(yīng)的隊(duì)列。作業(yè)調(diào)度程序調(diào)度作業(yè)裝入內(nèi)存。在作業(yè)運(yùn)行期間，按照J(rèn)CB中的信息對(duì)作業(yè)進(jìn)行控制。作

4、業(yè)執(zhí)行結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)負(fù)責(zé)回收分配給它的資源，撤消它的作業(yè)控制塊。3．作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度的主要功能是根據(jù)作業(yè)控制塊中的信息，審查系統(tǒng)能否滿足用戶作業(yè)的資源需求，以及按照一定的算法，從外存的后備隊(duì)列中選取某些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為它們創(chuàng)建進(jìn)程、分配必要的資源。然后再將新創(chuàng)建的進(jìn)程插入就緒隊(duì)列，準(zhǔn)備執(zhí)行。因此，有時(shí)也把作業(yè)調(diào)度稱為接納調(diào)度(AdmissionScheduling)。在每次執(zhí)行作業(yè)調(diào)度時(shí)，都須做出以下兩個(gè)決定。1)決定接納多少個(gè)作業(yè)取決于多道程序度(DegreeofMultiprogramming)，即允許多少個(gè)作業(yè)同時(shí)在內(nèi)存中運(yùn)行。當(dāng)內(nèi)存

5、中同時(shí)運(yùn)行的作業(yè)數(shù)目太多時(shí)，可能會(huì)影響到系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量，比如，使周轉(zhuǎn)時(shí)間太長(zhǎng)。但如果在內(nèi)存中同時(shí)運(yùn)行作業(yè)的數(shù)量太少時(shí)，又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的資源利用率和系統(tǒng)吞吐量太低。多道程序度的確定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模和運(yùn)行速度等情況做適當(dāng)?shù)恼壑浴?)決定接納哪些作業(yè)取決于所采用的調(diào)度算法。在批處理系統(tǒng)中，需要有作業(yè)調(diào)度的過(guò)程，以便將它們分批地裝入內(nèi)存。分時(shí)系統(tǒng)中無(wú)需配置作業(yè)調(diào)度機(jī)制，但需要有某些限制性措施來(lái)限制進(jìn)入系統(tǒng)的用戶數(shù)。即，如果系統(tǒng)尚未飽和，將接納所有授權(quán)用戶，否則，將拒絕接納。在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中通常也不需要作業(yè)調(diào)度。3.1.2低級(jí)調(diào)度（LowLevelSche

6、duling)進(jìn)程調(diào)度、短程調(diào)度(ShortTermScheduling)調(diào)度的對(duì)象是進(jìn)程(或內(nèi)核級(jí)線程)1．低級(jí)調(diào)度的功能調(diào)度用于決定就緒隊(duì)列中的哪個(gè)進(jìn)程(或內(nèi)核級(jí)線程，為敘述方便，以后只寫進(jìn)程)應(yīng)獲得處理機(jī)，然后再由分派程序執(zhí)行把處理機(jī)分配給該進(jìn)程的具體操作。低級(jí)調(diào)度程序是操作系統(tǒng)最為核心的部分，低級(jí)調(diào)度策略的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能低級(jí)調(diào)度的過(guò)程如下：(1)保存處理機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)信息。如程序計(jì)數(shù)器、多個(gè)通用寄存器中的內(nèi)容等，將它們送入該進(jìn)程的進(jìn)程控制塊(PCB)中的相應(yīng)單元。(2)按某種算法選取進(jìn)程。低級(jí)調(diào)度程序按某種算法，從就緒隊(duì)列中

7、選取一個(gè)進(jìn)程，把它的狀態(tài)改為運(yùn)行狀態(tài)，并準(zhǔn)備把處理機(jī)分配給它。(3)把處理器分配給進(jìn)程。由分派程序(Dispatcher)把處理器分配給進(jìn)程。此時(shí)需為選中的進(jìn)程恢復(fù)處理機(jī)現(xiàn)場(chǎng)，即把選中進(jìn)程的進(jìn)程控制塊內(nèi)有關(guān)處理機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的信息裝入處理器相應(yīng)的各個(gè)寄存器中，把處理器的控制權(quán)交給該進(jìn)程，讓它從取出的斷點(diǎn)處開(kāi)始繼續(xù)運(yùn)行。2．進(jìn)程調(diào)度中的三個(gè)基本機(jī)制（1）排隊(duì)器。（2）分派器(分派程序)。（3）上下文切換機(jī)制。當(dāng)對(duì)處理機(jī)進(jìn)行切換時(shí)，會(huì)發(fā)生兩對(duì)上下文切換操作。在第一對(duì)上下文切換時(shí)，操作系統(tǒng)將保存當(dāng)前進(jìn)程的上下文，而裝入分派程序的上下文，以便分派程序運(yùn)行；

8、在第二對(duì)上下文切換時(shí)，將移出分派程序，而把新選進(jìn)程的CPU現(xiàn)場(chǎng)信息裝入到處理機(jī)的各個(gè)相應(yīng)寄存器中。應(yīng)當(dāng)指出，上下文切換將花去不少的處理機(jī)時(shí)間，即使是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，每一次上下文切換大