计算机操作系统讲义 第三章

返回
实时调度算法的分类
• 非抢占式调度算法 轮转调度算法
进程1 进程2 …… 进程n
实时进程
实时进程到达
调度实时进程运行
非抢占式优先权调度算法
当前进程 实时进程
实时进程请求到
调度实时进程运行
返回
实时调度的特点
1.要求更详细的调度信息：如， 就绪时间、开始或完成截止 时间、处理时间、资源要求、 绝对或相对优先级（硬实时 或软实时）。 2.采用抢先式调度。
中级调度
• 又称：中程调度 • 将暂时不能运行的进程调至 外存等待；当这些进程又具备运 行条件、且内存有空闲时，由中 级调度决定将哪些具备条件的就 绪进程调进内存。
长程调度
新建
长程调度
就绪 挂起
阻塞 挂起
就绪
中程调度
短程调度
运行
阻塞
中程调度
处理机三级调度示意图
调度队列模型
1、仅有进程调度的调度队列模型 (分时系统） • 2、具有高级、低级调度（批处理） • 3、同时具有高、中、低级调度
(3)运行进程一定是就绪进程中优先权 最高的进程吗？ [解析] 不一定。如果当前的运行进程 是系统进程或正处于系统态，此时即 使出现了比现行进程优先权更高的进 程，系统也不一定回抢占处理机。
返回
本节要求
• 1.了解实时调度的基本要求 • 2.了解抢占和非抢占式实时 进程调度算法的分类
3.3 实时调度
3.5产生死锁的原因和必要条件
• 一、产生的原因： 1. 争夺资源 2. 进程间推进顺序不当 涉及的概念：
可剥夺资源：处理机、内存储区 不可剥夺资源：磁带机、打印机
争夺资源
分配 R2 请求 P2 P1 请求 R1
分配
返回
进程间推进顺序不当
假设有内存200 kb • 进程p1 ……… 申请80 kb ……… 申请60 kb ……….
为什么说多级反馈队列调度算法能 较好地满足各类用户的需要?
• 2. 对于短批处理作业用户而言，他 们的作业开始时像终端型作业一样， 如果仅在第一队列中执行一个时间片 即可完成，使可获得与终端型作业一 样的响应时间，对于稍长的作业，通 常也只需要在第二队列和第三队列中 备执行一个时间片即可完成，其周转 时间仍然较短；
• 2. 系统中有4个进程都要使用某类资源， 若每个进程最多需要3个该类资源，则系 统至少提供( ) 个该类资源就一定不 会发生死锁。 A ：3 B ：4 C ：9 D ：12 答案：C [解析]可用公式 m-1>=(x-1)*n 推导 。 返回
多级反馈队列算法
1.设置多个就绪队列，分别赋予 不同的优先级，如逐级降低， 队列1的优先级最高。每个队列 执行时间片的长度也不同，规 定优先级越低则时间片越长。
多级反馈队列算法
2.新进程进入内存后，先投入队列 1的末尾，按FCFS算法调度；若 按队列1一个时间片未能执行完， 则降低投入到队列2的末尾，同 样按FCFS算法调度；如此下去， 降低到最后的队列，则按"时间 片轮转"算法调度直到完成。
返回
多CPU系统的类型
• 1、紧密耦合MPS： 高速总线互连处理器 •
松耦合MPS：
通道或通信线路互连处理器
多CPU系统的类型
• 2、对称多处理器系统
多处理器在功能及结构上相同
•
非对称多处理器系统 有主和从的区别
返回
进程分配方式 • 1、对称多处理器系统中的进 程分配方式 • 静态与动态分配方式 • 2、非对称多处理器系统中的 进程分配方式
第三章 处理机调度与死锁
• • • • • • • 1.处理机调度的基本概念 2.调度算法 3.实时调度 4.多处理机系统的调度 5.产生死锁的原因和必要条件 6.预防死锁的方法 7. 相关习题
本节要求
• 1.熟练掌握高、中、低三级调度的含义 • 2. 掌握三级调度队列的模型 • 3. 了解选择调度方式的准则
返回
进程调度方式
• 1、自调度方式 • 2、成组调度方式 ： • 面向所有应用程序平均分配CUP时 间 • 面向所有线程平均分配CUP时间 • 3、专用处理器分配方式
返回
本节要求 • 1.掌握死锁产生的原因及必要 条件 • 2.熟练掌握避免死锁的银行家 算法
3.5产生死锁的原因和必要条件
• 死锁(deadlock)：多个进程在运 行过程中因为争夺资源而造成的 一种僵局
外存
1
2
内存ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3
cpu
高级调度
• 又称：作业调度、长调度 • 调度实质：外存内存 • 调度内容：接纳多少作业、接纳 哪些作业 • 适用范围：用于批处理
低级调度
• • • • 又称：进程调度、短程调度 调度实质：就绪进程CPU 调度方式： 非抢占 、 抢占 适用范围：批处理系统、分时系统、 实时系统
• 1.系统有某类资源12个供若干进程共 享，若每个进程申请的资源数量不 超过4个，则最多允许( ) 个进 程共享资源就可以保证系统是安全 的。 • A ） 3 B）4 C ）12 D ）16 • 答案：A
• [解析]可用公式 m-1>=(x-1)*n 推导 。其 中 m=12, x=4, n为共享资源进程数。
时间片完
就
事 件 出 现
绪 队 列
进程调度
cpu
阻 塞 队
列
等待事件
仅有进程调度的调度队列模型
选择调度算法的准则
1.面向用户 周转时间短 响应时间快 截止时间保证 2.面向系统 系统吞吐量高 处理机利用率高 各类资源平衡利用
返回
3.2 处理机调度算法
• • • • • 1.先来先服务 2.短作业优先 3.高优先权优先 4.基于时间片的轮转调度算法 5.相关习题
• 1.静态优先权: 创建进程时就确定，直到进程终止前 都不改变。通常是一个整数。 • 依据： – 进程类型（系统进程优先级较高） – 对资源的需求（对CPU和内存需求较少 的进程，优先级较高） – 用户要求（紧迫程度和付费多少）
高优先权优先的调度算法
• 2.动态优先权: 在创建进程时赋予的优先级，在进 程运行过程中可以自动改变，如： • 在就绪队列中，等待时间延长则优先级 提高，从而使优先级较低的进程在等待 足够的时间后，其优先级提高到可被调 度执行； • 进程每执行一个时间片，就降低其优先 级，从而一个进程持续执行时，其优先 级降低到出让CPU。
时间片轮转算法
• 将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成 一个队列。 • 每次调度时将CPU分派给队首进程，让其执行 一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。 • 在一个时间片结束时，发生时钟中断。 • 调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到 就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前 的队首进程。 • 进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU （如阻塞）。
多级反馈队列算法
3.仅当较高优先级的队列为空，才 调度较低优先级的队列中的进程 执行。如果进程执行时有新进程 进入较高优先级的队列，则抢先 执行新进程，并把被抢先的进程 投入原队列的末尾。
返回
为什么说多级反馈队列调度算法能 较好地满足各类用户的需要?
• 解：多级反馈队列调度算法能较好地 满足各种类型用户的需要。 • 1. 对终端型用户而言， 由于终端型 作业用户所提交的作业大部属于交互 型作业，作业通常比较短小 , ，系统 只要能使这些作业在第一队列所规定 的时间片内完成，便可使终端型作业 用户感到满意；
• • • • 一、实时调度的基本条件 二、实时调度算法的分类 三、实时调度的特点 四、常用的几种实时调度算法
返回
实时调度的基本条件
• • • • • • 1、必要信息 1)就绪时间 2)开始截止时间、完成截止时间 3)处理时间 4)资源要求 5)优先级
实时调度的基本条件
• 2、系统处理能力 • 3、采用抢占式调度机制 • 4、有快速切换机制
返回
先来先服务(FCFS)调度算法
• 用于作业调度时： 按照作业提交或进程变为就 绪状态的先后次序，分派CPU； • 用于进程调度时： 当前作业或进程占用CPU， 直到执行完或阻塞，才出让CPU （非抢占方式）。
返回
短作业优先(SJF）
又称为“短进程优先” 这是对 FCFS算法的改进，其目标是减 少平均周转时间。 对预计执行时间短的作业（进程） 优先分派处理机。通常后来的短 作业不抢先正在执行的作业。
为什么说多级反馈队列调度算法 能较好地满足各类用户的需要?
3. 对于长批处理作业用户而言， 他们的长作业将依次在第1， 2 ， … ，直到第 n 个队列中运行， 然后再按轮转方式运行，用户不 必担心其作业长期得不到处 理。
西安交通大学2000年试题
• 有5个任务A到E几乎同时到达，它们预 计运行时间为10，6，2，4，8分钟，其 优先级分别为3，5，2，1和4，这里5为 最高优先级。对于下列每一种调度，计 算其平 均进程周转时间(进程切换开销可 不考虑)。 ‘ • (1)先来先服务(按A，B．C，D，E) • (2)优先级调度
先来先服务
• • • • • • 进程 A B C D E 周转时间 0+10=10 10十6=16 16十2=18 18十4=22 22十8=30
• 平均周转时间：(10+16+18+22+30)／5=19.2 分钟
优先级调度
• • • • • • • 进程 周转时间 B 0+6=6 E 6+8=14 A 14+10=24 C 24+2=26 D 26+4=30 平均周转时问；(6+14+24+ 26+ 30)／ 5=20分钟
• 在类似于unix这种按进程的动态 优先权进行调度的系统中，问： (1)没有运行进程是否一定就没有 就绪进程？ [解析] 不一定。如果有进程在盘上 就绪而不是在内存就绪的话。