处理机调度3ppt
合集下载
os4
(2) 应使设备有高的利用率；
(3) 每天执行尽可能多的作业； (4) 有快的响应时间
衡量一个作业调度算法是否满足系统设计要求的方 法： （1）对于批处理系统，由于主要用于计算，对于作 业的周转时间要求较高。因此，作业的平均周转时 间或平均带权周转时间，被作为衡量调度算法优劣 的标准。 （2）对于分时系统和实时系统来说，外加平均响应 时间被作为衡量调度策略优劣的标准。
衡量调度策略的几个常用指标
周转时间：是指一个作业提交给计算机系统后到
该作业的结果返回给用户所需要的时间。 吞吐率：是指在给定的时间内，一个计算机系统 所完成的总工作量。 响应时间：是指从用户向计算机发出一个命令到 计算机把相应的执行结果返回给用户所需要的时 间。 设备利用率：主要指输入输出设备的使用情况， 在有些要求I/O处理能力强（如管理信息系统）的 系统中，高设备利用率也是一个衡量调度策略好 坏的重要指标。
作业控制块
作业控制块（JCB：Job
Control Block）是作 业存在的唯一标识。作业控制块主要包括的具体 内容如下： 1.作业名 2.作业类型 3.资源要求 4.资源使用情况 5.优先级 6.当前状态
4.2.2作业调度目标与性能衡量
根据不同的目标，将会有不同的调度算法。这里先 介绍调度目标。 主要调度目标: (1) 对所有作业应该是公平合理的；
线程进入运行状态。也可称为低级调度或微观调度。
4.1.2 调度的层次(5)
多道批处理系统中：存在着作业调度和进程调度； 分时系统和实时系统中：一般不存在作业调度，而只有进程调度、 交换调度和线程调度；
因为，分时系统和实时系统中，为了缩短响应时间或为了满足 用户需求的截至时间，作业不是建立在外存，而是直接建立在内 存中。
Operating System处理机调度
非抢占短优先调度示例
Process Arrival Time
P1
0.0
7
P2
2.0
4
P3
4.0
1
P4
5.0
4
• SJF (non-preemptive)
Burst Time
P1
P3
P2
P4
0
3
78
12
16
• 平均等待时间 = (0 + 6 + 3 + 7)/4 = 4
优先级调度
• 每个进程都具有优先度 (integer) • 优先级最高的先被执行（数字越小表示优先级越高）
中每个进程获得CPU时间为 1/n. 没有进程等待时间超过 (n-1)q
• 性能
– q large FIFO – q small q must be large with respect to context
switch, otherwise overhead is too high.
示例: RR （时间片为20）
止或它从运行状态转换到等待状态才会释放CPU。
调度员
• 调度模型 gives control of the CPU to the process selected
by the short-term scheduler; this involves: – 上下文切换 – 处理机状态变为User,而以前是Kernel. – 跳转到执行程序的适当位置重新执行此程序。
processor makes its own scheduling decisions.（自调度,实现复 杂）
• Asymmetric multiprocessing（非对称多处理）– only one
1处理机调度的层次高级调度高级调度又称为作业调度或长程调度
每个系统在选择作业调度算法时，既应考虑用户的 要求，又能确保系统具有较高的效率。在每次执行作业 调度时，都须做出以下两个决定。 1)决定接纳多少个作业 作业调度每次要接纳多少个作业进入内存，取决于多 道程序度(Degree of Multiprogramming)，即允许多少 个作业同时在内存中运行。当内存中同时运行的作业数 目太多时，可能会影响到系统的服务质量，比如，使周 转时间太长。但如果在内存中同时运行作业的数量太少 时，又会导致系统的资源利用率和系统吞吐量太低，因 此，多道程序度的确定应根据系统的规模和运行速度等 情况做适当的折衷。
每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个 JCB，根据作业类型将它插入相应的后备队列中。作业调 度程序依据一定的调度算法来调度它们，被调度到的作 业将会装入内存。在作业运行期间，系统就按照JCB中的 信息对作业进行控制。当一个作业执行结束进入完成状 态时，系统负责回收分配给它的资源，撤消它的作业控 制块。
2)决定接纳哪些作业 应将哪些作业从外存调入内存，这将取决于所采用的 调度算法。最简单的是先来先服务调度算法，这是指将 最早进入外存的作业最先调入内存；较常用的一种算法 是短作业优先调度算法，是将外存上最短的作业最先调 入内存；另一种较常用的是基于作业优先级的调度算法， 该算法是将外存上优先级最高的作业优先调入内存；比 较好的一种算法是“响应比高者优先”的调度算法。
作业步：通常，在作业运行期间，每个作业都必须 经过若干个相对独立，又相互关联的顺序加工步骤才能 得到结果，我们把其中的每一个加工步骤称为一个作业 步，各作业步之间存在着相互联系，往往是把上一个作 业步的输出作为下一个作业步的输入。 作业流：若干个作业进入系统后，被依次存放在外存 上，这便形成了输入的作业流；在操作系统的控制下， 逐个作业进行处理，于是便形成了处理作业流。
3第三章_cpu调度
30
高优先级优先调度算法
优先级的类型：
（1）动态优先级 （2）静态优先级
31
高优先级优先调度算法
1）静态优先级（重点）
静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运 行期间保持不变，一般用0～7 或 0～255中的某一整数来表示。 优先级的确立，主要参考以下几种依据：
(1) 进程类型。通常，系统进程(如接收进程、对换进程、磁 盘 I/O 进程)的优先级高于一般用户进程的优先级。 (2) 进程对资源的需求。如进程的估计执行时间及内存需要 量的多少，对这些要求少的进程应赋予较高的优先级。 (3) 用户要求。这是由用户进程的紧迫程度及用户所付费用 的多少来确定优先级的。
作业：作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和 数据，而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运 行进行控制 作业步：通常，在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立， 又相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，我们把其中的每一个加工步 骤称为一个作业步，各作业步之间存在着相互联系，往往是把上一个作 业步的输出作为下一个作业步的输入。 作业流：若干个作业进入系统后，被依次存放在外存上，这便形成了输 入的作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进行处理，于是便形成了 处理作业流。
进程调度的功能：
1）保存处理机的现场信息：保存当前进程的处理机的现场 信息，如程序计数器、多个通用寄存器中的内容等，将它们送 入该进程的进程控制块(PCB)中的相应单元。 2）按某种算法选取进程：进程调度程序按某种算法如优先 级算法、轮转法等，从就绪队列中选取一个进程，把它的状态 改为运行状态，并准备把处理机分配给它。
23
先到先服务调度（FCFS）算法
进程处理顺序：
高优先级优先调度算法
优先级的类型：
（1）动态优先级 （2）静态优先级
31
高优先级优先调度算法
1）静态优先级（重点）
静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运 行期间保持不变，一般用0～7 或 0～255中的某一整数来表示。 优先级的确立，主要参考以下几种依据：
(1) 进程类型。通常，系统进程(如接收进程、对换进程、磁 盘 I/O 进程)的优先级高于一般用户进程的优先级。 (2) 进程对资源的需求。如进程的估计执行时间及内存需要 量的多少，对这些要求少的进程应赋予较高的优先级。 (3) 用户要求。这是由用户进程的紧迫程度及用户所付费用 的多少来确定优先级的。
作业：作业是一个比程序更为广泛的概念，它不仅包含了通常的程序和 数据，而且还应配有一份作业说明书，系统根据该说明书来对程序的运 行进行控制 作业步：通常，在作业运行期间，每个作业都必须经过若干个相对独立， 又相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，我们把其中的每一个加工步 骤称为一个作业步，各作业步之间存在着相互联系，往往是把上一个作 业步的输出作为下一个作业步的输入。 作业流：若干个作业进入系统后，被依次存放在外存上，这便形成了输 入的作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进行处理，于是便形成了 处理作业流。
进程调度的功能：
1）保存处理机的现场信息：保存当前进程的处理机的现场 信息，如程序计数器、多个通用寄存器中的内容等，将它们送 入该进程的进程控制块(PCB)中的相应单元。 2）按某种算法选取进程：进程调度程序按某种算法如优先 级算法、轮转法等，从就绪队列中选取一个进程，把它的状态 改为运行状态，并准备把处理机分配给它。
23
先到先服务调度（FCFS）算法
进程处理顺序：
第3章 处理机调度-1-操作系统原理及应用-陈敏-清华大学出版社
该算法总是优先调度要求运行时间最短的作业
作业 进入时刻 运行时间 开始时刻 完成时刻 周转时间 带权周转
1 8.00 2.00 8.00 10.00 2.00 1.00 2 8.50 0.50 10.30 10.80 2.30 4.60 3 9.00 0.10 10.00 10.10 1.10 11.00 4 9.50 0.20 10.10 10.30 0.80 4.50
批处理系统中的处理机调度 多任务系统中的处理机调度 多线程系统中的处理机调度
1.作业定义： 用户在一次解题过程中要求计算机所 做工作的集合称为一个作业。
10
2.作业的状态 提交状态 后备状态（收容状态） 执行状态 完成状态
作业调度程序从后备作业 队列中选择若干个作业投 入运行，它为被选中作业 建立进程并分配必要资源 ，这些被选中的作业处于 执行态。
平均周转时间T＝1.725 平均带权周转时间T’＝6.875
短作业优先法(SJF) 思想：以进程的本次CPU时间长短作为调度的依 据来选择进程投入运行。 优点：可获得较好的调度性能 缺点：
难以准确地知道下一个CPU执行期， 而只能根据每一个进行的执行历史来 预测。
可能造成长作业永远得不到调度执行 的机会。
3
9.00
0.10
4
9.50
0.20
用FCFS算法计算作业的运行情况、平均周转时 间和平均带权周转时间
注：表内数值均为十进制
20
作 进入 运行 开始 完成 周转 带权 业 时刻 时间 时刻 时刻 时间 周转
1 8.00 2.00 8.00 10.00 2.00 1.00 2 8.50 0.50 10.00 10.50 2.00 4.00 3 9.00 0.10 10.50 10.60 1.60 16.00 4 9.50 0.20 10.60 10.80 1.30 6.50
嵌入式操作系统_第3章 处理机调度
短作业优先调度算法的特点
算法调度性能较好，
例如上例中，
先来先服务
短作业优先
平均周转时间
2.8
2.45
平均带权周转时间
5.25
3.85
但对长作业不利，未考虑作业的紧迫程度， 运行时间为估计。
调度算法
先来先服务调度算法 短作业（进程）优先调度算法 时间片轮转调度算法 优先权调度算法 最高响应比优先调度算法 多级队列调度算法
抢占方式
抢占方式：又称剥夺方式、可剥夺方式。这 种调度方式是指允许调度程序根据某种原则 去停止正在执行的进程，将已分配给该进程 的处理机重新分配给其他进程。
高级调度主要用于多道批处理系统中，在分 时和实时系统中不设高级调度。
2.中级调度
中级调度又称内存调度，其功能是将内存中 暂时不用的信息移到外存，以腾出空间给内 存中的进程使用，或将需要的信息从外存读 入内存。
引入中程调度的目的是提高内存利用率和系 统吞吐量。
中级调度的运行频率介于两者之间。
事 件 出 现
时间片完 就绪 队列 阻塞队列
进程调度
进程完成 CP U
等待事件
3.2.2 选择调度算法的准则
由于操作系统的类型及目标不同，因此选择 的调度算法也不同。
选择调度算法有以下准则：
面向系统的准则 面向用户的准则
面向用户的准则
周转时间短：指从作业提交到作业完成的时 间间隔。
微机不太重要。
周转时间
作业的周转时间是指从作业提交到作业完 成之间的时间间隔。
平均周转时间是指多个作业的周转时间的 平均值。ｎ个作业的平均周转时间：
T =（T1＋T2＋ … ＋Tn）／n（Ti为作业ｉ 的周转时间）
第3章_进程调度
二、常用的调度方法
1. 先来先服务（FCFS算法） 按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU； 当前作业或进程占用CPU，直到执行完或阻塞，才主动地出让 CPU。
特点：非常简单，易于实现；但对短作业而言，带权周转时 间可能太大。
按FCFS原则的进程调度
进程名 到达时间 服务时间 开始时 间 完成时 间 周转时 间 带权周 转时间
A
B
0
2
3
6
0 3
3 9 13
3
1.00
7
9 12 12
1.17
2.25 2.40 6.00
C
D E
4
6 8
4
5 2
9
13 18
18
20
2.短作业（进程）优先 对执行时间短的作业（进程）优先分派处理机。
特点：
•比FCFS改善了平均周转时间和平均带权周转时间，缩短作业
的等待时间，提高了系统的吞吐量； •对长作业非常不利，可能长时间得不到执行； •难以准确估计作业（进程）的执行时间，从而影响调度性能 按什么标准： 时间？ 什么是短作业？ 以前没有执行过！ 程序长度？
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。
8、公平分享调度策略 1986年Bach提出：按进程组（用户）分配CPU。 以前的做法，按进程分配CPU： A用户：1个进程 ，10%的CPU分额 B用户：6个进程 ，60%的CPU分额 C用户：3个进程 ，30%的CPU分额 现在 ：每个用户都按1/3的比例分配CPU A用户的每个进程，1/3的CPU分额 B用户的每个进程，1/18的CPU分额 C用户的每个进程，1/9的CPU分额
操作系统第13讲：第4章 处理机调度调度算法.ppt
(4) 尽力而为调度算法类：这一类算法不进行可能性分析，只 对到达的事件和相关任务指定相应的优先级，并进行调度。 尽力而为调度方式开销较小，实现容易。但是，该算法不一 定满足用户要求的处理时限。
2019/10/31
18
4.6 实时系统调度方算法简介
四、时限调度算法
导语：基本思想是：按用户的时限要求顺序设置优先级，优先
●实时系统所处理的外部任务可分为周期性的与非周期性的两大类。非周期性 任务，存在有一个完成或开始进行处理时限；而周期性任务要求在周期T内 完成或开始进行处理。
2019/10/31
13
4.6 实时系统调度算法简介
一、实时系统的特点
1．有限等待和响应时间（决定性） 2．可靠性高 3．用户可以控制 4．系统纠错能力强，实时系统要求很高的可靠性。
导语：
●实时系统广泛用在移动通信、网络计算、航空航天等领域。os是实时系统中 最重要的部分之一,它负责在用户要求的时限内进行事件处理和控制。
●实时系统与其他系统的最大区别：处理和控制的正确性不仅取决于计算的逻 辑结果，而且取决于计算和处理结果产生的时间。因此，实时系统的调度， 即把给定的任务，按所要求的时限调配到相应的设备上处理完成。根据实 时系统对处理外部事件的时限要求，分为硬、软实时任务。 ◆硬实时任务要求系统必须完全满足任务的时限要求。 ◆软实时任务允许时限要求有一定的延迟，时限要求只是一个相对条件。
注意P90: 周转T、完成T、提交T、带权周转T等概念在公式中的含义。 ●分析结论:P3 执行的时间非常短，但等待时间过长，显然是不合理的。
2019/10/31
3
4.4 调度算法
二、短作业或短进程调度算法（SJF）
1. 适应范围：作业或进程 2. 原则：选取最短作业或进程进行执行 3. 优点：当短作业或短进程较多时，系统效率较高 4. 缺陷：对长作业不利，设有考虑优先级
2019/10/31
18
4.6 实时系统调度方算法简介
四、时限调度算法
导语：基本思想是：按用户的时限要求顺序设置优先级，优先
●实时系统所处理的外部任务可分为周期性的与非周期性的两大类。非周期性 任务，存在有一个完成或开始进行处理时限；而周期性任务要求在周期T内 完成或开始进行处理。
2019/10/31
13
4.6 实时系统调度算法简介
一、实时系统的特点
1．有限等待和响应时间（决定性） 2．可靠性高 3．用户可以控制 4．系统纠错能力强，实时系统要求很高的可靠性。
导语：
●实时系统广泛用在移动通信、网络计算、航空航天等领域。os是实时系统中 最重要的部分之一,它负责在用户要求的时限内进行事件处理和控制。
●实时系统与其他系统的最大区别：处理和控制的正确性不仅取决于计算的逻 辑结果，而且取决于计算和处理结果产生的时间。因此，实时系统的调度， 即把给定的任务，按所要求的时限调配到相应的设备上处理完成。根据实 时系统对处理外部事件的时限要求，分为硬、软实时任务。 ◆硬实时任务要求系统必须完全满足任务的时限要求。 ◆软实时任务允许时限要求有一定的延迟，时限要求只是一个相对条件。
注意P90: 周转T、完成T、提交T、带权周转T等概念在公式中的含义。 ●分析结论:P3 执行的时间非常短，但等待时间过长，显然是不合理的。
2019/10/31
3
4.4 调度算法
二、短作业或短进程调度算法（SJF）
1. 适应范围：作业或进程 2. 原则：选取最短作业或进程进行执行 3. 优点：当短作业或短进程较多时，系统效率较高 4. 缺陷：对长作业不利，设有考虑优先级
处理机调度与死锁
优先权的类型
• 静态优先权还是动态优先权 • 1）静态优先权：在创建进程是确定，而且 在整个运行期间保持不变。 • 确定进程优先权的依据： • 1）进程类型。一般来说系统进程的优先权 高于用户进程的优先权。 • 2）进程对资源的需求。对资源需求少的进 程应该赋予高的优先权。 • 3）用户要求。用户进程的紧迫程度。 静态优先权简单易行，系统开销小，很可能
进程调度中的三个基本机制
• 1、排队器。为了提高进程调度的效率，应 事先将系统中所有的就绪进程按照一定的 方式排成一个或者多个队列，以便调度程 序能最快的找到它。 • 2、分派器。分派器把由进程调度程序所选 定的进程，从就绪队列中取出该进程，然 后进行上下文切换，将处理机分配给它。 • 3、上下文切换机制。当对处理机进行切换 的时候，会发生两队上下文切换操作。在
• 注意：上下文切换会花去不少的处理器时 间，每一次上下文切换大约需要花费几毫 秒的时间，该时间大约可以执行上千条指 令。为此，现在已有通过硬件的方法来减 少上下文切换的时间。一组寄存器供处理 机在系统态时使用，另一组寄存器供应用 程序使用。在这种条件下的上下文切换只 需改变指针，使其指向当前寄存器组即可。
进程调度方式
• 1、非抢占方式。在采用这种调度方式时， 一旦把处理机分配给某个进程后，不管它 要运行多长时间，都一直让它运行下去， 决不会因为时钟中断等原因而抢占正在运 行进程的处理机，也不允许其他进程抢占 已经分配给它的处理机。直至该进程完成， 自愿释放处理机，或发生某事件而被阻塞 时，才把处理机分配给其它进程。
非抢占调度方式引起调度的因素
• 1、正在执行的进程执行完毕，或因发生某 事件而不能再继续执行。 • 2、执行中的进程因提出IO请求而暂停执行 • 3、在进程通信或者同步过程中执行了某种 原语操作，如P操作、block原语、wakeup 原语等。
chap4 中断和处理机调度
第4章中断和处理机调度4.1中断4.2处理机调度4.3实时调度4.4多处理机调度操作系统的基本特征是并发与资源共享，而实现这些特征是和中断密不可分的，因而中断是与处理机管理密切相关的一个重要概念。
中断或中断机制是实现多道程序设计与并发执行的基础和必要条件。
4.1.1中断和指令周期有关中断的几个概念引起中断的事件或发出中断请求的来源称为中断源。
中断源向CPU发出处理请求称为中断请求。
硬件对中断请求作出反应的过程称为中断响应。
中断过程：┇┇12ii+1n┇在此处产生中断用户程序中断处理程序通过中断转移控制4.1.1中断和指令周期4.1.1 中断和指令周期取下一条指令分析指令执行指令检查中断；初始化中断处理程序停止开始取指阶段分析阶段执行阶段中断阶段图4.2中断和指令周期4.1.2 中断处理正在运行的程序中断装置中断处理程序时钟中断I/O 中断控制台中断硬件中断程序错误中断运行程序访管指令中断装置中断处理程序（a ）强迫性中断（b ）自愿性中断图4.3两类中断事件4.1.2 中断处理中断处理程序并不是每一个中断源一个中断处理程序，而是每类中断事件一个。
每个中断处理程序都有一个入口地址（PC）及其运行环境（PSW）当中断事件发生时，中断装置根据中断类别自动地将对应的PSW和PC分别送入程序状态字和程序计数器中，如此便转入到对应的中断处理程序。
这个转移类似于向量转移，因而PSW和PC也可以被称为中断向量。
4.1.2 中断处理┇PSW 1，PC 1PSW 2，PC 2PSW 3，PC 3PSW 4，PC 4PSW 5，PC 5┇PSW n ，PC n CSWCAW定时器PSW 1，PC 1PSW 2，PC 2PSW 3，PC 3PSW 4，PC 4PSW 5，PC 5┇，PC 现行PSW ，PC 旧PSW ，PC 新PSW ，PC ①③②PC 1：中断处理程序PC 2：中断处理程序PC 3：中断处理程序PC 4：中断处理程序PC 5：中断处理程序PC n ：中断处理程序┇结束4.1.2 中断处理时钟中断的发生时，处理程序做许多系统管理的工作：进程管理作业管理：资源管理：事件处理系统维护实现软件时钟4.1.3 多个中断处理多个中断有两种方法：当正在处理一个中断时，禁止再发生中断。
操作系统原理课件-第九讲处理机管理
对象：外存中因暂时不能运行而被挂起的进程 动作：将外存挂起的进程激活调入内存，进入就绪队列 目的：提高内存利用率
New
Ready Activate Suspend
Suspend
Ready
Timeout Running Release
Event Occurs Event Occurs
Blocked Suspend
可见，采用短作业优先调度算法可获得最小平均作业周转时间
练习
假定有四道作业，它们的进入时间和运行时间在下表中给出：
作业号
1 2 3 4
进入时间（时）
10:00 10:10 10:20 10:30
运行时间（分钟）
40 60 30 20
在单道程序环境下，分别采用FCFS和SJF算法，试说明他们的 调度顺序及平均周转时间
从OS类型：批处理、分时、实时、多处理机调度 从调度层次：高级调度、低级调度、中级调度
（1）高级调度 作业调度 long-term scheduling
• Determines which programs are admitted to the system for processing • Controls the degree of multiprogramming • More processes, smaller percentage of time each process is executed
3) 优先权调度算法(Priority Scheduling)
High Priority First——HPF
为照顾紧迫型作业的执行而引入，分为非 抢先式和抢先式。
静态优先权 动态优先权
静态优先权
优先权在创建进程时就确定，直到进程终止前都不改变,通 常是一个整数。
New
Ready Activate Suspend
Suspend
Ready
Timeout Running Release
Event Occurs Event Occurs
Blocked Suspend
可见，采用短作业优先调度算法可获得最小平均作业周转时间
练习
假定有四道作业，它们的进入时间和运行时间在下表中给出：
作业号
1 2 3 4
进入时间（时）
10:00 10:10 10:20 10:30
运行时间（分钟）
40 60 30 20
在单道程序环境下，分别采用FCFS和SJF算法，试说明他们的 调度顺序及平均周转时间
从OS类型：批处理、分时、实时、多处理机调度 从调度层次：高级调度、低级调度、中级调度
（1）高级调度 作业调度 long-term scheduling
• Determines which programs are admitted to the system for processing • Controls the degree of multiprogramming • More processes, smaller percentage of time each process is executed
3) 优先权调度算法(Priority Scheduling)
High Priority First——HPF
为照顾紧迫型作业的执行而引入，分为非 抢先式和抢先式。
静态优先权 动态优先权
静态优先权
优先权在创建进程时就确定，直到进程终止前都不改变,通 常是一个整数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.
郑州大学升达经贸管理学院
14
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.2 作业调度的目标和调度性能的衡量
目标 1) 公平性 2) 吞吐率高 3) 设备利用率 4) 快的周转时间 2. 如何衡量调度算法的好坏 1) 对批处理系统：周转时间 、带权周转时 间 2) 对分时系统和实时系统：响应时间
1.
郑州大学升达经贸管理学院
资讯管理系张玉宏主讲
一道考研题（西安电子科技大学2000）
设有4个作业同时到达，每个作业的执行时间 均为2个小时，它们在一台处理机上按单道方 式执行，则平均周转时间为（ ） A 1小时， B 5小时 C 2.5小时 D 8小时 答案B（平均作业周转时间=（2+（2+2）+ （2+2+2））+ （2+2+2+2））/4=5小时
6.1 概述
如何从作业中挑选作业进入主存运行、 如何在进程之间分配处理器时间，无疑 是操作系统资源管理中的一个重要问题。 这一涉及处理器分配的问题，称之为处 理器调度。
郑州大学升达经贸管理学院
1
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度 宏观上：作业调度 微观上：进程调度
郑州大学升达经贸管理学院
21
资讯管理系张玉宏主讲
每个作业进入系统时 由系统为其建立一个 作业控制块 JCB （ Job Control Block) ，它 是存放作业控制和管 理信息的数据结构， 主要信息见右图。
郑州大学升达经贸管理学院
11
资讯管理系张玉宏主讲
6.2
作业调度
6.2.1 作业调度的功能
1.
记录进入系统的各作业情况
1) 2) 3)
建立相应JCB（作业控制块） 组成后备作业队列 作业完成时，撤消JCB
郑州大学升达经贸管理学院
7
资讯管理系张玉宏主讲
6.2 作业调度 6.2.1作业调度的功能 作业调度的主要任务是：完成作业从后备状态 到执行状态和从执行状态到完成状态的转变。
郑州大学升达经贸管理学院
8
资讯管理系张玉宏主讲
6.1.3
三、
1. 2.
作业调度与进程的关联与区别
区别：
对象、数据结构和任务不同。
关联：
作业调度是对使用CPU的顾客进行预分 进程调度是对使用CPU的顾客进行具体分配
外存
内存
CPU
郑州大学升达经贸管理学院
9
资讯管理系张玉宏主讲
6.2
作业调度
作业录入 作业调度 作业调度
提交
后备
运行
完成
就绪
等待
执行
郑州大学升达经贸管理学院
10
资讯管理系张玉宏主讲
6.2 作业调度 6.2.2 作业控制块（JCB，Job Control Block）
2
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度
作业调度又称为宏观调度。 任务——对存放在辅存设备上的大量作业，以 一定的策略进行挑选，分配主存等必要的资源， 建立作业对应的进程，使其投入运行
郑州大学升达经贸管理学院
3
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度
郑州大学升达经贸管理学院
18
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.3 调度性能的衡量
ti w i= — ri =
等待+运行 ————— 运行
= 1+
等待 —— 运行
郑州大学升达经贸管理学院
19
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法
1.先来先服务调度算法（FCFS）： 先来先服务算法是按作业来到的先后次序进行 调度的 这种调度算法突出的优点是实现简单，效率较 低，在一些实际的系统和一般应用程序中采用 这种算法的较多。
郑州大学升达经贸管理学院
20
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法
短作业优先调度算法 (SJF Shortest Job First)：
短作业优先调度算法考虑作业的运 行时间，每次总是从就绪队列中选 择一个运行时间最小的作业调入内 存（系统）.
郑州大学升达经贸管理学院
郑州大学升达经贸管理学院
16
资讯管理系张玉均周转时间和带权平 均周转时间
作业的周转时间：
ti:作业周转时间 tci：作业完成时间 tsi: 作业提交时间 周转时间包括等待时间和 运行时间
ti = tci-tsi
郑州大学升达经贸管理学院
17
JCB的作用：作业调度和资源分配的
依据。
郑州大学升达经贸管理学院
12
资讯管理系张玉宏主讲
一道考研题
对作业进行管理和调度的重要的数据结 构是（ ） （2002年 华中科技大 学）
作业控制块（JCB）
郑州大学升达经贸管理学院
13
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.1 作业调度的功能
策略：按一定的策略，从后备作业队列 中挑选一个或几个作业投入运行 。 3. 为选中的作业分配资源（如：内存、外 设） 4. 作业运行结束作善后处理 5. 模块功能实现：创建一个进程
郑州大学升达经贸管理学院
5
资讯管理系张玉宏主讲
6.1.2 进程调度
1. 2.
处理的对象：
进程
所使用的数据结构
pcb 就绪队列
3.
任务：
确定什么时间，将CPU给哪一个进程 并确定使用多长时间。
郑州大学升达经贸管理学院
6
资讯管理系张玉宏主讲
作业和进程的关系小结
作业和进程之间的主要关系： 1. 作业是任务实体，进程是完成任务的执 行实体; 2. 没有作业任务，进程无事可干，没有进 程，作业任务没法完成。 3. 作业概念更多地用在批处理操作系统， 而进程则可以用在各种多道程序设计系 统。
15
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.3 调度性能的衡量
作业调度算法规定了从后备作业中选择作业进入系 统内存的原则，这些原则的性能如何，就是本节所 讨论的问题。 一、确定调度算法时应考虑的因素 1.应与系统的整体设计目标一致 2.考虑系统中各种资源的负载均匀 3.保证作业的执行 4.对一些专用资源的使用特性的考虑
进程调度又称为微观调度。 任务——对进入主存的所有进程，确定哪个 进程在什么时候获得处理机，使用多长时间 。
郑州大学升达经贸管理学院
4
资讯管理系张玉宏主讲
6.1 处理机的二级调度
6.1.1 作业调度
1. 2.
3.
处理的对象：作业 所使用的数据结构 作业控制块(JCB) 后备作业队列 任务： 要选择一个作业，分配内存和必要的外设， 建立一个进程。
郑州大学升达经贸管理学院
14
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.2 作业调度的目标和调度性能的衡量
目标 1) 公平性 2) 吞吐率高 3) 设备利用率 4) 快的周转时间 2. 如何衡量调度算法的好坏 1) 对批处理系统：周转时间 、带权周转时 间 2) 对分时系统和实时系统：响应时间
1.
郑州大学升达经贸管理学院
资讯管理系张玉宏主讲
一道考研题（西安电子科技大学2000）
设有4个作业同时到达，每个作业的执行时间 均为2个小时，它们在一台处理机上按单道方 式执行，则平均周转时间为（ ） A 1小时， B 5小时 C 2.5小时 D 8小时 答案B（平均作业周转时间=（2+（2+2）+ （2+2+2））+ （2+2+2+2））/4=5小时
6.1 概述
如何从作业中挑选作业进入主存运行、 如何在进程之间分配处理器时间，无疑 是操作系统资源管理中的一个重要问题。 这一涉及处理器分配的问题，称之为处 理器调度。
郑州大学升达经贸管理学院
1
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度 宏观上：作业调度 微观上：进程调度
郑州大学升达经贸管理学院
21
资讯管理系张玉宏主讲
每个作业进入系统时 由系统为其建立一个 作业控制块 JCB （ Job Control Block) ，它 是存放作业控制和管 理信息的数据结构， 主要信息见右图。
郑州大学升达经贸管理学院
11
资讯管理系张玉宏主讲
6.2
作业调度
6.2.1 作业调度的功能
1.
记录进入系统的各作业情况
1) 2) 3)
建立相应JCB（作业控制块） 组成后备作业队列 作业完成时，撤消JCB
郑州大学升达经贸管理学院
7
资讯管理系张玉宏主讲
6.2 作业调度 6.2.1作业调度的功能 作业调度的主要任务是：完成作业从后备状态 到执行状态和从执行状态到完成状态的转变。
郑州大学升达经贸管理学院
8
资讯管理系张玉宏主讲
6.1.3
三、
1. 2.
作业调度与进程的关联与区别
区别：
对象、数据结构和任务不同。
关联：
作业调度是对使用CPU的顾客进行预分 进程调度是对使用CPU的顾客进行具体分配
外存
内存
CPU
郑州大学升达经贸管理学院
9
资讯管理系张玉宏主讲
6.2
作业调度
作业录入 作业调度 作业调度
提交
后备
运行
完成
就绪
等待
执行
郑州大学升达经贸管理学院
10
资讯管理系张玉宏主讲
6.2 作业调度 6.2.2 作业控制块（JCB，Job Control Block）
2
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度
作业调度又称为宏观调度。 任务——对存放在辅存设备上的大量作业，以 一定的策略进行挑选，分配主存等必要的资源， 建立作业对应的进程，使其投入运行
郑州大学升达经贸管理学院
3
资讯管理系张玉宏主讲
第六章 处理机调度 6.1 处理机的二级调度
郑州大学升达经贸管理学院
18
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.3 调度性能的衡量
ti w i= — ri =
等待+运行 ————— 运行
= 1+
等待 —— 运行
郑州大学升达经贸管理学院
19
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法
1.先来先服务调度算法（FCFS）： 先来先服务算法是按作业来到的先后次序进行 调度的 这种调度算法突出的优点是实现简单，效率较 低，在一些实际的系统和一般应用程序中采用 这种算法的较多。
郑州大学升达经贸管理学院
20
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法
短作业优先调度算法 (SJF Shortest Job First)：
短作业优先调度算法考虑作业的运 行时间，每次总是从就绪队列中选 择一个运行时间最小的作业调入内 存（系统）.
郑州大学升达经贸管理学院
郑州大学升达经贸管理学院
16
资讯管理系张玉均周转时间和带权平 均周转时间
作业的周转时间：
ti:作业周转时间 tci：作业完成时间 tsi: 作业提交时间 周转时间包括等待时间和 运行时间
ti = tci-tsi
郑州大学升达经贸管理学院
17
JCB的作用：作业调度和资源分配的
依据。
郑州大学升达经贸管理学院
12
资讯管理系张玉宏主讲
一道考研题
对作业进行管理和调度的重要的数据结 构是（ ） （2002年 华中科技大 学）
作业控制块（JCB）
郑州大学升达经贸管理学院
13
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.1 作业调度的功能
策略：按一定的策略，从后备作业队列 中挑选一个或几个作业投入运行 。 3. 为选中的作业分配资源（如：内存、外 设） 4. 作业运行结束作善后处理 5. 模块功能实现：创建一个进程
郑州大学升达经贸管理学院
5
资讯管理系张玉宏主讲
6.1.2 进程调度
1. 2.
处理的对象：
进程
所使用的数据结构
pcb 就绪队列
3.
任务：
确定什么时间，将CPU给哪一个进程 并确定使用多长时间。
郑州大学升达经贸管理学院
6
资讯管理系张玉宏主讲
作业和进程的关系小结
作业和进程之间的主要关系： 1. 作业是任务实体，进程是完成任务的执 行实体; 2. 没有作业任务，进程无事可干，没有进 程，作业任务没法完成。 3. 作业概念更多地用在批处理操作系统， 而进程则可以用在各种多道程序设计系 统。
15
资讯管理系张玉宏主讲
6.2.3 调度性能的衡量
作业调度算法规定了从后备作业中选择作业进入系 统内存的原则，这些原则的性能如何，就是本节所 讨论的问题。 一、确定调度算法时应考虑的因素 1.应与系统的整体设计目标一致 2.考虑系统中各种资源的负载均匀 3.保证作业的执行 4.对一些专用资源的使用特性的考虑
进程调度又称为微观调度。 任务——对进入主存的所有进程，确定哪个 进程在什么时候获得处理机，使用多长时间 。
郑州大学升达经贸管理学院
4
资讯管理系张玉宏主讲
6.1 处理机的二级调度
6.1.1 作业调度
1. 2.
3.
处理的对象：作业 所使用的数据结构 作业控制块(JCB) 后备作业队列 任务： 要选择一个作业，分配内存和必要的外设， 建立一个进程。