計算機操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)第3章.ppt

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1、第三章　處理機調(diào)度與死鎖3.1處理機調(diào)度的層次3.2調(diào)度隊列模型和調(diào)度準(zhǔn)則3.3調(diào)度算法3.4實時調(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死鎖的檢測與解除3.1處理機調(diào)度的層次3.1.1高級調(diào)度1．作業(yè)和作業(yè)步(1)作業(yè)(Job)。不僅包含通常的程序和數(shù)據(jù)，而且還配有一份作業(yè)說明書，系統(tǒng)根據(jù)說明書來對程序的運行進行控制。批處理系統(tǒng)以作業(yè)為單位從外存調(diào)入內(nèi)存。(2)作業(yè)步(JobStep)。每個作業(yè)的相對獨立、又相互關(guān)聯(lián)的加工步驟。例：一個典型的作業(yè)：①“編譯”作業(yè)步；②“連結(jié)裝配”作業(yè)步；③“運行

2、”作業(yè)步。2．作業(yè)控制塊JCB(JobControlBlock)作業(yè)控制塊，保存系統(tǒng)對作業(yè)進行管理和調(diào)度所需的全部信息：作業(yè)標(biāo)識、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、作業(yè)已運行時間)、資源需求(預(yù)計運行時間、要求內(nèi)存大小、要求I/O設(shè)備的類型和數(shù)量等)、進入系統(tǒng)時間、開始處理時間、作業(yè)完成時間、作業(yè)退出時間、資源使用情況等。3．作業(yè)調(diào)度根據(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，從外存的后備隊列中選取某些作業(yè)調(diào)入內(nèi)

3、存，并為它們創(chuàng)建進程、分配必要的資源。然后再將新創(chuàng)建的進程插入就緒隊列，準(zhǔn)備執(zhí)行。3.1.2低級調(diào)度調(diào)度的對象是進程(或內(nèi)核級線程)。1．低級調(diào)度的功能(1)保存處理機的現(xiàn)場信息。(2)按某種算法選取進程。(3)把處理器分配給進程。2．進程調(diào)度中的三個基本機制(1)排隊器：就緒進程排成一個或多個隊列。(2)分派器:從就緒隊列中取出所選定進程，進行上下文切換，將處理機分配給所選進程。(3)上下文切換機制（兩次）：A.保存當(dāng)前進程上下文，裝入分派器程序上下文，使分派器程序運行；B.移出分派程序，把新選進程的CPU現(xiàn)場信息

4、裝入到處理機的各個相應(yīng)寄存器中。3．進程調(diào)度方式1)非搶占方式(NonpreemptiveMode)把處理機分配給某進程后，直至該進程完成，自愿釋放處理機，或發(fā)生某事件而被阻塞時，才再把處理機分配給其他進程。優(yōu)點:實現(xiàn)簡單，系統(tǒng)開銷小。缺點：難以滿足緊急任務(wù)的要求，可能造成難以預(yù)料的后果。2)搶占方式(PreemptiveMode)優(yōu)點：可防止一個長進程長時間占用處理機，能為大多數(shù)進程提供更公平的服務(wù)，特別是能滿足對響應(yīng)時間有著較嚴(yán)格要求的實時任務(wù)的需求。缺點：開銷較大。實現(xiàn)原則：(1)優(yōu)先權(quán)原則。(2)短作業(yè)(進程

5、)優(yōu)先原則。(3)時間片原則。3.1.3中級調(diào)度暫時不能運行的進程不再占用寶貴的內(nèi)存資源，調(diào)至外存上去等待，此時進程狀態(tài)稱為就緒駐外存狀態(tài)或掛起狀態(tài)。即是存儲器管理中的對換功能（第四章）。進程調(diào)度的運行頻率最高，是短程調(diào)度。作業(yè)調(diào)度周期較長（幾分鐘一次），是長程調(diào)度。中級調(diào)度運行頻率介于上述兩種之間，稱為中程調(diào)度。僅具有進程調(diào)度的調(diào)度隊列模型3.2調(diào)度隊列模型和調(diào)度準(zhǔn)則2．具有高級和低級調(diào)度的調(diào)度隊列模型(1)常用的就緒隊列形式是優(yōu)先權(quán)隊列。(2)設(shè)置多個阻塞隊列。每個隊列對應(yīng)于某一種進程阻塞事件。具有高、低兩級調(diào)度

6、的調(diào)度隊列模型3．同時具有三級調(diào)度的調(diào)度隊列模型OS中引入中級調(diào)度，把進程就緒狀態(tài)分為內(nèi)存就緒(表示進程在內(nèi)存中就緒)和外存就緒(進程在外存中就緒)。把阻塞狀態(tài)進一步分成內(nèi)存阻塞和外存阻塞兩種狀態(tài)。具有三級調(diào)度時的調(diào)度隊列模型3.2.2選擇調(diào)度方式和調(diào)度算法的若干準(zhǔn)則1．面向用戶的準(zhǔn)則(1)周轉(zhuǎn)時間短。周轉(zhuǎn)時間，是指從作業(yè)被提交給系統(tǒng)開始，到作業(yè)完成為止的這段時間間隔(稱為作業(yè)周轉(zhuǎn)時間)。它包括四部分時間：作業(yè)在外存后備隊列上等待(作業(yè))調(diào)度的時間，進程在就緒隊列上等待進程調(diào)度的時間，進程在CPU上執(zhí)行的時間，以及進

7、程等待I/O操作完成的時間。系統(tǒng)平均周轉(zhuǎn)時間:帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間:W=T/TsT:作業(yè)周轉(zhuǎn)時間Ts:系統(tǒng)為作業(yè)提供服務(wù)的時間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間：(2)響應(yīng)時間快。響應(yīng)時間，是從用戶通過鍵盤提交一個請求開始，直至系統(tǒng)首次產(chǎn)生響應(yīng)為止的時間。它包括三部分時間：從鍵盤輸入的請求信息傳送到處理機的時間，處理機對請求信息進行處理的時間，以及將所形成的響應(yīng)信息回送到終端顯示器的時間。(3)截止時間的保證。截止時間，是指某任務(wù)必須開始執(zhí)行的最遲時間，或必須完成的最遲時間。（實時系統(tǒng)）。(4)優(yōu)先權(quán)準(zhǔn)則。2．面向系統(tǒng)的準(zhǔn)則(1)系統(tǒng)吞吐量高

8、。吞吐量是指在單位時間內(nèi)系統(tǒng)所完成的作業(yè)數(shù)。(2)處理機利用率好。（大、中型多用戶系統(tǒng)）。對于單用戶微機或某些實時系統(tǒng)，此準(zhǔn)則不重要。(3)各類資源的平衡利用。3.2.1先來先服務(wù)和短作業(yè)(進程)優(yōu)先調(diào)度算法1．先來先服務(wù)調(diào)度算法算法既可用于作業(yè)調(diào)度，也可用于進程調(diào)度。FCFS算法比較有利于長作業(yè)(進程)，而不利于短作業(yè)(進程)。3.3調(diào)度算法