电子科技大学《计算机操作系统》第2章-并发与进程-调度ppt课件.pptx
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1、寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多计算机操作系统电子电子科技科技大学大学计算机科学与工程学院计算机科学与工程学院李李玉军玉军寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多主要内容主要内容调度scheduling死锁deadlock同步synchronization进程process寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5 进程调度进程调度如果有多个进程(线程)竞争
2、CPU,那么就需要选择下一个要运行的进程(线程)。在操作系统中完成这部分工作的程序称为调度程序(scheduler),该程序使用的算法称为调度算法(scheduling algorithm)。进程的调度算法对系统的整体性能和用户体验影响很大。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式调度的生活实例寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式
3、目标防止进程长期不能获得调度而饥饿尽量提高处理机的利用率提高系统吞吐量尽量减少进程的响应时间原则满足用户需求满足系统需求寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式基本概念响应时间周转时间截止时间系统吞吐量寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式响应时间 从用户通过键盘提交一个请求开始,直至系统首次产生响应为止的时间。响应时间的构成 输入
4、传送时间处理时间响应传送时间寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式周转时间 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,也称为作业周转时间。周转时间的构成 驻外存等待调度时间驻内存等待调度时间执行时间阻塞时间需累计需累计寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式平均周转时间:多个作业周转时间的平均值 带权周转时间:作业的周转
5、时间与系统为它提供的服务时间之比平均带权周转时间:多个作业带权周转时间的平均值 寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式截至时间 某任务必须开始执行的最迟时间,或必须完成的最迟时间。系统吞吐量 在单位时间内,系统所完成的作业数。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式面向用户的原则响应时间周转时间截止时间面向系统的原则吞吐量利用率公平
6、性优先级寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式面向用户的原则响应时间快 尽可能使绝大多数用户的请求能在响应时间内完成,常用于评价分时系统的性能。平均周转时间短 常用于评价批处理系统的性能,涉及长程调度、中程调度和短程调度。满足截至时间 常用于评价实时系统的性能。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式面向系统的原则系统吞吐量大 常用
7、于评价批处理系统的性能。处理器利用率高大、中型多用户系统较看重处理器的利用率单用户微机或某些实时系统不看重处理器的利用率 各类资源的平衡使用 使系统中的各种资源都尽量处于忙碌状态。公平性 对所有进程公平,不偏袒任何进程。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式面向系统的原则(续)优先权:优先权高的进程应优先调度接纳接纳调度调度处理机处理机完成完成等待事件等待事件事件发生事件发生阻塞队列阻塞队列就绪队列就绪队列0就绪队列就绪队列1就绪队列就绪队列n被剥夺被剥夺寒假来
8、临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式面向系统的原则(续)优先权(续)几乎所有操作系统的调度算法都可考虑优先权原则。仅考虑优先权会导致进程饥饿,即某些低优先权进程长时间得不到调度。可以考虑动态优先权,将进程排队的等待时间等因素纳入优先权的计算。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式调度类型 非剥夺方式剥夺方式长程调度中程调度短程调度I/
9、O调度寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.1 调度的目标、原则和方式调度的目标、原则和方式非剥夺(抢占)方式执行进程只有在执行完毕,或因申请I/O阻塞自己时,才中断其执行,释放处理机。不利于“即时性”要求较高的分时和实时系统,主要用于批处理系统。剥夺(抢占)方式在新进程到来时,或某个具有较高优先权的被阻塞进程插入就绪队列时,或在基于时间片调度的系统中,时间片用完而中断当前进程的执行,调度新的进程执行。会产生较多的中断,主要用于实时性要求较高的实时系统及性能要求较高的批处理系统和分时系统。寒假来临,不少的高中
10、毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.2 调度的类型调度的类型长程调度(高级调度、作业调度)用于决定把外存上处于后备队列中的作业调入内存,并为它们创建进程、分配必要的资源,然后,再将新创建的进程排在就绪队列(就绪/挂起)上,等待短程(中程)调度。交互用户交互用户交互用户交互用户处理机处理机处理机处理机完成完成完成完成就绪队列就绪队列就绪队列就绪队列就绪就绪就绪就绪/挂起队列挂起队列挂起队列挂起队列后备队列后备队列后备队列后备队列长程调度长程调度寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是
11、,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.2 调度的类型调度的类型长程调度需要考虑两个问题选择多少个作业进入内存,为之创建进程?取决于多道程序的度多道程序的度,即允许同时在内存中运行的进程数。选择哪些作业 取决于长程调度算法长程调度算法寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.2 调度的类型调度的类型短程调度(进程调度、低级调度)决定就绪队列中的哪个进程应获得处理器运行频率最高现代操作系统几乎都具有短程调度功能中程调度(中级调度)对换功能的一部份,用以提高内存的利用率和系统的吞吐量。内存紧张时,选择一个进程换出到外存
12、(换出)。内存充裕时,从外存选择一个挂起状态的进程调度到内存(换入)。只有支持进程挂起的操作系统才具有中程调度功能。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.2 调度的类型调度的类型同时具有三级调度的调度队列模型 中程调度中程调度中程调度中程调度长长长长程程程程 调调调调度度度度短程调度短程调度短程调度短程调度处理机处理机处理机处理机完成完成完成完成就绪队列就绪队列就绪队列就绪队列就绪就绪就绪就绪/挂起队列挂起队列挂起队列挂起队列阻塞阻塞阻塞阻塞/挂起队列挂起队列挂起队列挂起队列阻塞队列阻塞队列阻塞队列阻塞队列时
13、间片用完时间片用完时间片用完时间片用完事件等待事件等待事件等待事件等待事件发生事件发生事件发生事件发生寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3 进程调度算法进程调度算法调度算法根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法对于不同的系统目标,通常采用不同的调度算法常见的调度算法先来先服务短作业优先时间片轮转基于优先级剩余时间最短优先响应比高者优先反馈寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.1 先来先服务(先来先服务(FCFS)
14、算法:First-Come-First-Served 选择最先进入就绪队列的进程投入执行,即进程按照请求CPU的顺序使用CPU。评价属于非抢占调度方式对长进程(作业)有利,不利于短进程(作业)有利于CPU繁忙型的进程,而不利于I/O繁忙型的进程不能直接用于分时系统通常与其它调度算法混合使用平均周转时间长寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.1 先来先服务(先来先服务(FCFS)示例 计算P1、P2、P3和P4的周转时间、平均周转时间、带权周转时间和平均带权周转时间。进程名程名 产生生时间服服务时间优先先级
15、时间片片P10221P2161P3214P4353寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.1 先来先服务(先来先服务(FCFS)246810121416t进程名程名产生生时间服服务时间优先先级时间片片P10221P2161P3214P4353P1P2P3P4P1 P2P3 P4寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.2 短进程(作业)优先短进程(作业)优先(SPF/SJF)算法:Shortest Job/Process
16、First,SJF/SPF 短进程或短作业优先调度,前提为执行时间预知。评价非抢占调度方式该算法对长作业不利,可能导致长进程饥饿。有利于短进程,减小了平均周转时间。缺少剥夺机制,不适用于分时系统或事务处理环境。由于作业(进程)的长短只是根据用户所提供的估计执行时间而定的,而用户又可能会估计不准运行时间,致使该算法不一定能真正做到短作业优先调度。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.2 短进程(作业)优先短进程(作业)优先(SPF/SJF)246810121416t进程名程名产生生时间服服务时间优先先级时间
17、片片P10221P2161P3214P4353P1P3P4P2P1 P2P3 P4寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.3 时间片轮转调度算法(时间片轮转调度算法(RR)算法:Round Robin 每个进程被分配一个时间片,如果在时间片结束时该进程还在运行,则剥夺其CPU并分配给另一个进程,被剥夺CPU的进程则插入到就绪队列末尾,等待下次调度;如果该进程在时间片内阻塞或结束,则立即切换CPU。典型应用系统示例分时联机系统基于时间片轮转调度基于时间片轮转调度主机主机终端终端1终端终端2终端终端n终端终端1
18、 1服务进程服务进程终端终端2服务进程服务进程终端终端n服务进程服务进程寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.3 时间片轮转调度算法(时间片轮转调度算法(RR)评价属于抢占调度方式对短的、计算型进程有利对I/O型作业(进程)不利常用于分时系统或事务处理系统时间片的设置与系统性能、响应时间密切相关 时间片设得太短会导致过多进程切换,降低CPU效率;反之,设得太长又可能引起对短的交互请求的响应时间变长。在分时系统中,时间片大小的确定应综合考虑最大用户数目、响应时间、系统效率等多种因素。寒假来临,不少的高中毕业
19、生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多246810121416t进程名程名产生生时间服服务时间优先先级时间片片P10221P2161P3214P4353P1P2P3P4P1 P2P3 P42.5.3.3 时间片轮转调度算法(时间片轮转调度算法(RR)寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多246810121416t进程名程名产生生时间服服务时间优先先级时间片片P10221P2161P3214P4353P1P2P3P4P1 P2P3 P42.5.3.3 时间片轮转调度
20、算法(时间片轮转调度算法(RR)寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.4 基于优先级的调度算法基于优先级的调度算法算法 每个进程被赋予一个优先级(权),允许优先级(权)最高的可运行进程先运行。优先级的类型静态优先级动态优先级寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.4 基于优先级的调度算法基于优先级的调度算法静态优先级(static)优先数在进程创建时分配,生存期内不变。确定依据进程类型(重要性、紧迫性)进程对资源的需求
21、均衡系统资源使用用户需求评价简单,开销小适合批处理进程寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多2.5.3.4 基于优先级的调度算法基于优先级的调度算法静态优先级的问题 若一直存在高优先级的就绪进程,则低优先级的进程可能会饿死(无穷阻塞)。解决方法 进程的优先级随着时间或执行历史而变化老化策略(aging)。寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多动态优先级 在创建进程时所赋予的优先级可随进程的推进或随其等待时间的增加而改变,以便获得更好的调度性
22、能。调整时机时钟中断进程切换进程终止2.5.3.4 基于优先级的调度算法基于优先级的调度算法寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多基于优先级调度算法的分类 2.5.3.4 基于优先级的调度算法基于优先级的调度算法进程主动释放处理器进程主动释放处理器处理器可被剥夺处理器可被剥夺非抢占式优先级算法抢占式优先级调度算法寒假来临,不少的高中毕业生和大学在校生都选择去打工。准备过一个充实而有意义的寒假。但是,目前社会上寒假招工的陷阱很多246810121416t进程名程名产生生时间服服务时间优先先级时间片片P10221P216
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