第3章处理机调度与死锁

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三、基于时间片的轮转调度算法
说明： （1）时间片选择问题

固定时间片 可变时间片 时间片大小
（2）与时间片大小有关的因素


系统响应时间
就绪进程个数

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CPU能力
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三、基于时间片的轮转调度算法
说明：
时间片大小对系统性能有很大影响：
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抢占式优先级调度算法
把处理机分配给优先级最高的进程，使之执行。 在执行期间，只要又出现优先级更高的进程，就 重新将处理机分配给新到的优先级最高的进程。 能更好地满足紧迫作业的要求，常用于要求比较 严格的实时系统中，以及对性能要求较高的批处 理和分时系统中。
为多个就绪队列赋不同的优先级。 多级队列：队列时间片长递增；新进程进入最
上级队列 每级队列：先进先出，时间片机制 时间片完，自动降级 上级队列未空，下级队列不能调度 抢占条件：下级队列进程运行时，上级队列有 新进程进入，发生抢占 抢占处理：被抢进程不降级，排到队列末尾， 等待剩余时间的完成
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
2、优先级的类型
（1）静态优先级
（2）动态优先级
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
（1）静态优先级 在创建进程时确定 在进程的整个运行期间保持不变。
一般地，用某一范围内的一个整数来表示的，例
但在设计这种调度机制时，应使所有的实时任务都比较小， 在执行完关键性程序和临界区后，能及时自我阻塞，释放 处理机，供调度程序去调度那种开始截止时间即将到达的 任务。
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一、实现实时调度的基本条件
4、具有快速切换机制 该机制应具有如下两方面的能力： (1) 对外部中断的快速响应能力。为使在紧迫的 外部事件请求中断时系统能及时响应，要求系统 具有快速硬件中断机构，还应使禁止中断的时间 间隔尽量短， 以免耽误时机(其它紧迫任务)。 (2) 快速的任务分派能力。在完成任务调度后， 便应进行任务切换。为了提高分派程序进行任务 切换时的速度， 应使系统中的每个运行功能单 位适当的小，以减少任务切换的时间开销。
3、多级反馈队列调度算法的性能 （1）终端型作业用户

所提交的作业属于交互型作业，通常较小， 系统只要能使这些作业在第一队列所规定 的时间片内完成即可； 若在第1队列中执行一个时间片即可完成， 便可获得与终端型作业一样的响应时间； 如在第一个队列中不能完成，只需在第2、 3队列中各执行一个时间片；
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二、实时调度的分类
2、抢占式调度算法
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一、实现实时调度的四大基本条件
1. 提供必要的信息
2. 系统处理能力强
3. 采用抢占式调度机制
4. 具有快速切换机制
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一、实现实时调度的基本条件
1、提供必要的信息
（1）就绪时间
（2）开始截止时间和完成截止时间 （3）处理时间 （4）资源要求 （5）优先级
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三、基于时间片的轮转调度算法
2、多级反馈队列调度算法
优先级 高
S1 就绪队列1
至CPU
小
S2
就绪队列2 S3 就绪队列3 Sn
低列n
至CPU
大 时间片
S2＜ S3) (时间片： S1＜
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三、基于时间片的轮转调度算法
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
3、高响应比优先调度算法
是FCFS和SJF的结合，克服了两种算法的缺点
调度策略：响应比最高的作业优先调度
等待时间 + 要求服务时间 优先权 = 要求服务时间
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
很小，有利于短作业，因为它能在该时 间片内完成，但时间片小，意味着频繁进行 进程调度和上下文切换，会增加系统开销。 如果过大，每个作业都可以在一个时间片 内完成，直接褪化为FCFS算法，无法满足短 作业和交互式作业的需求。
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三、基于时间片的轮转调度算法(q=1)
3.3 调度算法 先来先服务和短作业优先算法 优先级调度算法和高响应比调度算法
基于时间片的轮转调度算法
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三、基于时间片的轮转调度算法
1、时间片轮转法 分时系统中多采用时间片轮转法 把就绪进程组织成FIFO队列， 把CPU分配给队首进程， 规定它执行一个时间片。 时间片完时排在就绪队列的末尾，重新把处理机 分配给就绪队列中新的队首进程，也执行一个时 间片。 就绪队列中的所有进程在一给定时间内，均可获 得一个时间片的CPU时间. 时间片的大小从几ms到几百ms
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主要内容
3.3 调度算法
3.4 实时调度
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3.3 调度算法 先来先服务和短作业优先算法
优先级调度算法和高响应比调度 算法
基于时间片的轮转调度算法
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
1、优先级调度算法的类型
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二、实时调度的分类
1、非抢占式调度算法 （1）非抢占式轮转调度算法 用于工业群控系统中 由一台计算机控制若干个相同的（或类似的）对 象，为每一个被控对象建立一个实时任务，并将 它们排成一个轮转队列。 调度程序每次选择队列中的第一个任务运行。完 成后，便把它挂在轮转队列的末尾，等待下次调 度运行，这次调度程序在选择下一个（队首）任 务运行。 可获得数秒至数十秒的响应时间
2、抢占式调度算法
应用于响应时间在数十毫秒以下的系统。
根据抢占发生时间不同分类：
（1）基于时钟中断的抢占式优先级调度算法。
（2）立即抢占的优先级调度算法。
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二、实时调度的分类
2、抢占式调度算法
（1）基于时钟中断的优先级调度算法
高优先级的实时任务到达后不立即抢占，等 到时钟中断到来时再重新分配处理机。 调度时间延迟：几十到几百毫秒。
如，0~7或0~255中的某一整数，又把该整数称为 优先数。
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二、优先级调度算法和高响应比调度算法
（1）静态优先级 确定进程静态优先级的依据

进程类型:系统进程，用户进程（系统进程高 于用户进程） 进程对资源的需求：要求少的进程应赋予较 高优先级。


用户要求：这是由用户进程的紧迫程度及所
说明：

等待时间相同，服务时间愈短，优先级愈高， 服务时间相同，等待时间愈长，优先级愈高， 长作业优先级随等待时间的增加而提高，等待 时间足够长时，其优先级可升到很高， 从而也 可获得处理机。


优点：兼顾长短作业。
缺点：由于做相应比计算故增加了系统开销。
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一、实现实时调度的基本条件
3、采用抢占式调度机制 当一个优先权更高的任务到达时，允许将当前任务暂时挂 起，令高优先权任务立即运行，这样可满足硬实时任务对 截止时间的要求。但这种调度机制比较复杂。 对于小实时系统，如果能预知任务的开始截止时间，则可 采用非抢占调度机制，以简化调度程序和对任务调度时所 花费的系统开销。
调度时，系统把处理机分配给优先级最高的就绪进程。 分为两大类：
（1）非抢占式优先级调度算法 （2）抢占式优先级调度算法
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非抢占式优先级算法
把处理机分配给就绪队列中优先级最高的进程后 便一直执行下去直至完成；或发生某事件使该进 程放弃处理机时，可再将处理机重新分配给另一 优先级最高的进程。 用于批处理系统和某些对实时性要求不严的实时 系统中。
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二、实时调度的分类
硬实时调度算法
按任务性质
软实时调度算法
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二、实时调度的分类
非抢占调度算法
按调度方式
抢占调度算法
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二、实时调度的分类
1、非抢占式调度算法 算法简单，用在小型实时系统或要求不严的实时 控制系统中。 分两种： （1）非抢占式轮转调度算法 （2）非抢占式优先调度算法
（2）短批处理作业用户


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三、基于时间片的轮转调度算法
3、多级反馈队列调度算法的性能
（3）长批处理作业用户

长作业将依次在第1，2，3…，n队列中执 行，最终按轮转方式运行。
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3.4 实时调度
实现实时调度的基本条件
实时调度的分类
实时调度算法