處理機(jī)調(diào)度與死鎖1

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1、第三章處理機(jī)調(diào)度與死鎖多進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行?多道程序并發(fā)執(zhí)行?CPU共享與分配?處理機(jī)調(diào)度一、處理機(jī)調(diào)度類型和基本概念高級(jí)調(diào)度：又稱作業(yè)調(diào)度，或長(zhǎng)程調(diào)度中級(jí)調(diào)度：又稱中程調(diào)度、激活操作（具有掛起狀態(tài)系統(tǒng)）低級(jí)調(diào)度：即進(jìn)程調(diào)度，又稱短程調(diào)度1）作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度*作業(yè)、作業(yè)步作業(yè)：用戶要求計(jì)算機(jī)所做的工作集合（事務(wù)處理）作業(yè)步：每一個(gè)工作（加工）步驟*作業(yè)說明書、作業(yè)控制塊（JCB）一批作業(yè)外存主機(jī)（內(nèi)存）輸出外存后備運(yùn)行完成提交調(diào)度*作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的功能作業(yè)調(diào)度：將后備狀態(tài)的若干作業(yè)調(diào)入內(nèi)存投入運(yùn)行進(jìn)程調(diào)度：將就緒狀態(tài)的一個(gè)進(jìn)程

2、分配CPU投入執(zhí)行2）處理機(jī)調(diào)度與OS類型的關(guān)系多道批處理系統(tǒng)：存在作業(yè)調(diào)度、進(jìn)程調(diào)度分時(shí)系統(tǒng)：只有進(jìn)程調(diào)度實(shí)時(shí)系統(tǒng)：通常也不存在作業(yè)調(diào)度?共同點(diǎn)：三類系統(tǒng)均存在進(jìn)程調(diào)度（分配CPU）3）調(diào)度隊(duì)列模型（P88-89）作業(yè)調(diào)度時(shí)間片完進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程完成等待事件1等待事件2等待事件n事件1出現(xiàn)事件2出現(xiàn)事件n出現(xiàn)后備隊(duì)列就緒隊(duì)列CPU…………具有作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度的隊(duì)列模型就緒隊(duì)列塞隊(duì)列阻進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程完成時(shí)間片完交互用戶等待事件事件出現(xiàn)僅含進(jìn)程調(diào)度的隊(duì)列模型CPU批量作業(yè)后備隊(duì)列交互型作業(yè)作業(yè)調(diào)度時(shí)間片完就緒隊(duì)列進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程完成中級(jí)

3、調(diào)度就緒，掛起隊(duì)列事件出現(xiàn)（結(jié)束）阻塞，掛起隊(duì)列掛起阻塞隊(duì)列等待事件CPU事件出現(xiàn)含有三級(jí)調(diào)度的隊(duì)列模型4）調(diào)度性能評(píng)價(jià)調(diào)度性能的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的工作效率主要評(píng)價(jià)指標(biāo):*（面向用戶）作業(yè)周轉(zhuǎn)時(shí)間：作業(yè)從提交到完成所需的總的時(shí)間（等待加運(yùn)行時(shí)間），有平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間、截止時(shí)間…*（面向系統(tǒng)）吞吐量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所處理和完成的作業(yè)數(shù)處理機(jī)利用率、資源的均衡使用…二、進(jìn)程調(diào)度方式——CPU分配（調(diào)度）時(shí)機(jī)非搶占方式搶占方式1）非搶占方式進(jìn)程一旦被調(diào)度執(zhí)行，除非進(jìn)程完成或發(fā)生某事件被阻塞，否則不允許其他

4、進(jìn)程搶奪其執(zhí)行權(quán)。*優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，調(diào)度頻率低，系統(tǒng)開銷小。*缺點(diǎn)：緊迫任務(wù)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程得不到及時(shí)執(zhí)行（處理）。2）搶占方式允許按某種策略（原則）剝奪執(zhí)行進(jìn)程的執(zhí)行權(quán)。優(yōu)先權(quán)原則短進(jìn)程優(yōu)先原則時(shí)間片原則其他原則*優(yōu)、缺點(diǎn)：與非搶占方式相反（系統(tǒng)開銷大）。常采用有選擇（條件）的搶占方式三、調(diào)度算法處理機(jī)調(diào)度時(shí)分配資源策略或方法?調(diào)度算法的好壞直接關(guān)系到調(diào)度性能的好壞。常用的幾種調(diào)度算法：先來先服務(wù)調(diào)度算法短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法實(shí)時(shí)調(diào)度算法1）先來先服務(wù)調(diào)度算法（FCFS

5、）*策略：先進(jìn)入后備隊(duì)列（就緒隊(duì)列）的作業(yè)（進(jìn)程）先被調(diào)度。*優(yōu)點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)*缺點(diǎn)：不分輕重緩急，對(duì)短作業(yè)（進(jìn)程）不利2）短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法（SJ（P）F）*對(duì)短作業(yè)（進(jìn)程）有利*長(zhǎng)作業(yè)（進(jìn)程）可能長(zhǎng)期得不到服務(wù)（運(yùn)行）3）高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法響應(yīng)比=（等待時(shí)間+要求服務(wù)時(shí)間）/要求服務(wù)時(shí)間4）高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法*優(yōu)先權(quán)概念反映作業(yè)（進(jìn)程）調(diào)度級(jí)別的權(quán)值（用優(yōu)先數(shù)表示）分為：?靜態(tài)優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先數(shù)）?動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)（優(yōu)先數(shù)）根據(jù)進(jìn)程的類型，資源需求情況，用戶要求等因素確定。*策略后備（就緒）隊(duì)列根據(jù)優(yōu)先數(shù)的大小來排隊(duì)

6、，級(jí)別高的作業(yè)（進(jìn)程）先被調(diào)度。*優(yōu)點(diǎn)：可通過動(dòng)態(tài)調(diào)整優(yōu)先權(quán)以獲得更好的調(diào)度性能。*缺點(diǎn)：算法復(fù)雜，尤其是采用動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)法。5）時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法（適合于分時(shí)系統(tǒng)）*策略：各作業(yè)（進(jìn)程）輪流運(yùn)行（執(zhí)行）一個(gè)時(shí)間片。*優(yōu)、缺點(diǎn)：簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但不分輕重緩急。6）多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法即為時(shí)間片與優(yōu)先級(jí)相結(jié)合的調(diào)度算法*策略：進(jìn)程按其優(yōu)先級(jí)（數(shù)）排到不同就緒隊(duì)列，先調(diào)度第一個(gè)隊(duì)列的進(jìn)程執(zhí)行，若其在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)未完成，則重新計(jì)算優(yōu)先數(shù)，降到下一隊(duì)列。*優(yōu)、缺點(diǎn)：通過合理設(shè)置時(shí)間片和優(yōu)先級(jí)，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度性能系統(tǒng)開銷加大（算

7、法復(fù)雜）。四、調(diào)度方式和調(diào)度算法的選擇*按實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)批處理系統(tǒng)：非搶占方式；先來先服務(wù)、短作業(yè)優(yōu)先，高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先法等。分時(shí)系統(tǒng)：兩種調(diào)度方式均可采用；時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法、多級(jí)反饋隊(duì)列法。實(shí)時(shí)系統(tǒng)：大多采用搶占方式；高優(yōu)先權(quán)法，其他實(shí)時(shí)調(diào)度算法等。*按設(shè)計(jì)目標(biāo)面向用戶：周轉(zhuǎn)時(shí)間要短，響應(yīng)速度快。面向系統(tǒng)：系統(tǒng)吞吐量大，CPU及設(shè)備利用率高，資源能平衡利用，系統(tǒng)效率高。*其他特殊需求專用計(jì)算機(jī)OS多處理機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)五、用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)的調(diào)度算法滿足實(shí)時(shí)處理時(shí)間要求的調(diào)度策略1）實(shí)時(shí)任務(wù)和截止時(shí)間*實(shí)時(shí)任務(wù)：必須在規(guī)定

8、時(shí)間內(nèi)完成的任務(wù)?硬實(shí)時(shí)任務(wù)?周期性實(shí)時(shí)任務(wù)?軟實(shí)時(shí)任務(wù)?非周期性實(shí)時(shí)任務(wù)*截止時(shí)間：任務(wù)規(guī)定的時(shí)限開始截止時(shí)間完成截止時(shí)間2）調(diào)度類型和調(diào)度方式*調(diào)度類型靜態(tài)調(diào)度：事先已決定好進(jìn)程的執(zhí)行順序動(dòng)態(tài)調(diào)度：根據(jù)任務(wù)要求臨時(shí)決定執(zhí)行進(jìn)程*調(diào)度方式非搶占方式：輪轉(zhuǎn)調(diào)度或優(yōu)先權(quán)高者優(yōu)先