第3章处理机调度与死锁1-2-PPT课件
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引起调度的原因：1）当前进程运行结束或发生某事件而终止；2） 当前进程因提出I/O请求而阻塞；3）进程之间通信或同步而由于 执行原语而等待。
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抢占方式（Preemptive）：抢占方式允许调度程序根据某种策略 中止当前进程的执行，将其移入就绪队列，并将处理机分派给另 一个进程使之投入运行。 抢占原则：1）优先权原则：允许高优先权进程抢占低优先权的 CPU；2）短作业原则：允许短进程抢占长进程的处理机；3）时 间片原则：分时系统中的当前进程，若时间片规定的时间用完， 不管是否运行结束，都要立即中止放到就绪队列中，再将CPU分 派给其它进程。
第三章 处理机调度与死锁
3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法
3.3 实时调度
3.4 多处理机系统中的调度 3.5 产生死锁的原因和必要条件 3.6 预防死锁的方法 3.7 死锁的检测与解除
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3.1 处理机调度的基本概念
作业的状态及其转换 ① 批处理系统才有作业的概念，分时系统没有作业的概念； ② 作业的状态分为：提交、后备、运行和完成； ③ 提交状态：作业再输入设备上并准备进入外存输入井前的状态。用户 作业通常包括：程序、数据和作业说明书 ④ 后备状态：由SPOOLing输入程序输入到外存输入井中，为其建立作 业控制块（JCB），并将JCB插入到后备作业队列中的状态 ⑤ 运行状态：作业被作业调度程序选中，由外存输入井调入到内存，为 其分配了所需的资源并建立了进程，此时作业就进入到运行状态。 ⑥ 完成状态：当作业正常结束或异常终止时，就进入完成状态。由作业 调度程序做收尾工作：撤销JCB、回收分给该作业的系统资源等。
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作业的状态及其转换
作业调度程序
SPOOLing 程序
运行 进程调度 程序
内存
提交 输入设 备
后备 外存输 入井
就绪
阻塞
完成
就绪
中级调度 外存
阻塞
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3.1.1 处理机调度的层次
在多道批处理系统中，一个作业从提交到后备作业队列，再调入内从 经运行到完成，可能需要经历三级调度： 1. 高级调度（High Scheduling) 高级调度又称为作业调度或宏观调度或长程调度，其主要功能 是根据一定的算法，从后备作业队列（一批作业）中选出若干个 作业调入内存，并为它们创建进程和分配必要的资源，然后将创 建的新进程放入进程就绪队列中，使其处于就绪状态。当作业运 行结束时，还要做一些善后工作（资源回收）
作业 调度 后 备 队 列
时间片完
进程调度 进程完成
就 绪 队 列
CPU
进程调度 常以最高 事件 1出现 优先权优 先调度算 法，就绪 队列形式 事件 2出现 为优先权 队列。
事件 n 出现 …
等待事件 1
等待事件 2 … … … 等待事件 n
阻塞队列按照不同事件排队
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3. 同时具有三级调度的调度队列模型
程间的切换。
进程调度是操作系统中最基本的一种调度，在一般操作系统（包 括：多道批处理系统、分时系统和实时系统）中都必须有进程调 度，而且它的策略的优劣直接影响整个系统的性能。
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4、进程调度方式
非抢占方式（Nonpreemptive）：在这种调度方式下，一旦一个 进程被选中运行，它就一直运行下去，直到它运行结束并自愿放 弃CPU，或者因等待某一事件而被阻塞或终止时为止，才把CPU 出让给其他进程，即得到CPU的进程不管运行多长时间，都一直 运行下去，不会因为当前进程以外的原因而被迫让出CPU。
时间片到 作业调度 就绪队列 作业 交互式用户
进程调度
进程完成 CP
调入 就绪挂起队列
U
挂起调出 事件出现
阻塞挂起队列
中级调度
挂起调出 阻塞队列 等待事件
事件出现
具有三级调度时的调度队列模型
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3.1.3 选择调度方式和调度算法的若干准则 1. 面向用户的准则
① 周转时间短：周转周期是指作业从提交给系统开始，到作业完 成为止所消耗的时间。常用于衡量系统性能、作业调度算法的 优劣的重要指标。
适的进程重新换入内存，等待进程调度。
引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。
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3.低级调度(Low Level Scheduling)
低级调度又称进程调度或微观调度或短程调度，其主要功能是根
据一定的算法，将CPU分派给就绪进程队列中的某一进程。 执行低级调度功能的程序称为进程调度程序，由它实现CPU在进
淮海工学院计算机科学系、中级和低级调度的选取形成了不同的调度队列模
型，共有3种类型。
1、仅有进程调度的调度队列模型 常在分时系统中设置仅有进程调度的调度队列模型。终端用户的
登录注册以及交互命令的输入执行，系统都将为其建立进程，并
放在FIFO就绪队列中，按照时间片轮转调度执行。进程的调度和 变化过程如下图所示。
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高级调度特点：
1）多道批处理系统需要作业调度；分时系统和实时系统一般不需要 高级调度。
2）每次调度多少作业（程序）？需由系统规定的多道程序度而定；
3）调度那些作业？由调度算法（策略）而定，如先来先服务，短作 业优先调度，优先权调度算法等。
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2. 中级调度(Intermediate-Level Scheduling)
中级调度又称之为中程调度(Medium-Term Scheduling)，中级 调度主要任务是实施进程在内、外存间的交换；
中级调度的主要功能是在内存使用紧张时，将一些暂时不能运行
的进程从内存对换到外存上等待（此时的进程状态称为挂起状态 或驻留外存状态）。以后，当外存有足够的空闲空间时，再将合
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时 间 片 完 进 程 调 度
P1
交 互 用 户 事 件 出 现
P4
就绪队列 P2
C P U
进 程 完 成
阻塞队列
等 待 事 件
图3-1 仅具有进程调度的调度队列模型
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2. 具有高级和低级调度的调度队列模型
在批处理系统中，不仅需要进程调度，而且还需要作业调度。若OS中仅 包含高级调度和低级调度就形成了具有高级和低级调度的队列模型。
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抢占方式（Preemptive）：抢占方式允许调度程序根据某种策略 中止当前进程的执行，将其移入就绪队列，并将处理机分派给另 一个进程使之投入运行。 抢占原则：1）优先权原则：允许高优先权进程抢占低优先权的 CPU；2）短作业原则：允许短进程抢占长进程的处理机；3）时 间片原则：分时系统中的当前进程，若时间片规定的时间用完， 不管是否运行结束，都要立即中止放到就绪队列中，再将CPU分 派给其它进程。
第三章 处理机调度与死锁
3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法
3.3 实时调度
3.4 多处理机系统中的调度 3.5 产生死锁的原因和必要条件 3.6 预防死锁的方法 3.7 死锁的检测与解除
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3.1 处理机调度的基本概念
作业的状态及其转换 ① 批处理系统才有作业的概念，分时系统没有作业的概念； ② 作业的状态分为：提交、后备、运行和完成； ③ 提交状态：作业再输入设备上并准备进入外存输入井前的状态。用户 作业通常包括：程序、数据和作业说明书 ④ 后备状态：由SPOOLing输入程序输入到外存输入井中，为其建立作 业控制块（JCB），并将JCB插入到后备作业队列中的状态 ⑤ 运行状态：作业被作业调度程序选中，由外存输入井调入到内存，为 其分配了所需的资源并建立了进程，此时作业就进入到运行状态。 ⑥ 完成状态：当作业正常结束或异常终止时，就进入完成状态。由作业 调度程序做收尾工作：撤销JCB、回收分给该作业的系统资源等。
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作业的状态及其转换
作业调度程序
SPOOLing 程序
运行 进程调度 程序
内存
提交 输入设 备
后备 外存输 入井
就绪
阻塞
完成
就绪
中级调度 外存
阻塞
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3.1.1 处理机调度的层次
在多道批处理系统中，一个作业从提交到后备作业队列，再调入内从 经运行到完成，可能需要经历三级调度： 1. 高级调度（High Scheduling) 高级调度又称为作业调度或宏观调度或长程调度，其主要功能 是根据一定的算法，从后备作业队列（一批作业）中选出若干个 作业调入内存，并为它们创建进程和分配必要的资源，然后将创 建的新进程放入进程就绪队列中，使其处于就绪状态。当作业运 行结束时，还要做一些善后工作（资源回收）
作业 调度 后 备 队 列
时间片完
进程调度 进程完成
就 绪 队 列
CPU
进程调度 常以最高 事件 1出现 优先权优 先调度算 法，就绪 队列形式 事件 2出现 为优先权 队列。
事件 n 出现 …
等待事件 1
等待事件 2 … … … 等待事件 n
阻塞队列按照不同事件排队
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3. 同时具有三级调度的调度队列模型
程间的切换。
进程调度是操作系统中最基本的一种调度，在一般操作系统（包 括：多道批处理系统、分时系统和实时系统）中都必须有进程调 度，而且它的策略的优劣直接影响整个系统的性能。
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4、进程调度方式
非抢占方式（Nonpreemptive）：在这种调度方式下，一旦一个 进程被选中运行，它就一直运行下去，直到它运行结束并自愿放 弃CPU，或者因等待某一事件而被阻塞或终止时为止，才把CPU 出让给其他进程，即得到CPU的进程不管运行多长时间，都一直 运行下去，不会因为当前进程以外的原因而被迫让出CPU。
时间片到 作业调度 就绪队列 作业 交互式用户
进程调度
进程完成 CP
调入 就绪挂起队列
U
挂起调出 事件出现
阻塞挂起队列
中级调度
挂起调出 阻塞队列 等待事件
事件出现
具有三级调度时的调度队列模型
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3.1.3 选择调度方式和调度算法的若干准则 1. 面向用户的准则
① 周转时间短：周转周期是指作业从提交给系统开始，到作业完 成为止所消耗的时间。常用于衡量系统性能、作业调度算法的 优劣的重要指标。
适的进程重新换入内存，等待进程调度。
引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。
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3.低级调度(Low Level Scheduling)
低级调度又称进程调度或微观调度或短程调度，其主要功能是根
据一定的算法，将CPU分派给就绪进程队列中的某一进程。 执行低级调度功能的程序称为进程调度程序，由它实现CPU在进
淮海工学院计算机科学系、中级和低级调度的选取形成了不同的调度队列模
型，共有3种类型。
1、仅有进程调度的调度队列模型 常在分时系统中设置仅有进程调度的调度队列模型。终端用户的
登录注册以及交互命令的输入执行，系统都将为其建立进程，并
放在FIFO就绪队列中，按照时间片轮转调度执行。进程的调度和 变化过程如下图所示。
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高级调度特点：
1）多道批处理系统需要作业调度；分时系统和实时系统一般不需要 高级调度。
2）每次调度多少作业（程序）？需由系统规定的多道程序度而定；
3）调度那些作业？由调度算法（策略）而定，如先来先服务，短作 业优先调度，优先权调度算法等。
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2. 中级调度(Intermediate-Level Scheduling)
中级调度又称之为中程调度(Medium-Term Scheduling)，中级 调度主要任务是实施进程在内、外存间的交换；
中级调度的主要功能是在内存使用紧张时，将一些暂时不能运行
的进程从内存对换到外存上等待（此时的进程状态称为挂起状态 或驻留外存状态）。以后，当外存有足够的空闲空间时，再将合
淮海工学院计算机科学系
时 间 片 完 进 程 调 度
P1
交 互 用 户 事 件 出 现
P4
就绪队列 P2
C P U
进 程 完 成
阻塞队列
等 待 事 件
图3-1 仅具有进程调度的调度队列模型
淮海工学院计算机科学系
2. 具有高级和低级调度的调度队列模型
在批处理系统中，不仅需要进程调度，而且还需要作业调度。若OS中仅 包含高级调度和低级调度就形成了具有高级和低级调度的队列模型。