典型调度算法讲解
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? 时间片的长短通常由以下四个因素确定：
（1）系统的响应时间。在进程数目一定时，时间片的长短直接 正比于系统对响应时间的要求。
（2）就绪队列进程的数目。当系统要求的响应时间一定时，时 间片的大小反比于就绪队列中的进程数。
（3）进程的转换时间。若执行进程调度时的转换时间为 t，时 间片为q，为保证系统开销不大于某个标准，应使比值 t/q不大 于某一数值，如 1/10。
25 26
t
时间片
时间片 q=1
时间片 q=4
进程名 A B C D
A B C D
到达时 运行时 开始时 完成时 周转时
间
间
间
间
间
0
12
0
26
26
0
5
1
17
17
0
3
2
11
11
0
6
3
20
20
平均周转时间T=18.5 平均带权周转时间W=3.14
0
12
0
26
26
0
5
4
20
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0
3
8
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由此：此作业流的平均周转时间为 T=（2.0+2.1+0.7+1.0）/4=1.45h。此作业流的平均带权周转 时间为W=（1.0+4.2+3.5+2.5）/4=2.8h。
通过以上分析，虽然这种算法易于实现，且效率也比较 高，但未考虑长作业的利益
轮转法（Round-Robin,RR ）
? 时间片是一个很小的时间单位，通常为 10~100ms 数量级。当进程用完分给它的时间片后，系统的 计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的 运行，并把它放入就绪队列的末尾；然后，把 CPU分给就绪队列的队首进程，同样也让它运行 一个时间片，如果往复。
最短作业优先调度算法的调度性能
作业
提交时 间
运行时 间/h
开始时 间
完成时 间
周转时 间/h
带权周 转时间
A 5:00
2
5:00 7:00
2.0
1
B 6:00 0.5 7:36 8:06
2.1
4.2
C 6:30 0.2 7:00 7:12
0.7
3.5
D 6:36 0.4 7:12 7:36
1.0
2.5
? 例3：考虑如下四个进程 A，B，C，D的执行情况。 设它们依次进入就绪队列，但彼此相差时间很短， 可以近似认为“同时”到达队列。四个进程分别 需要运行 12，5，3和6个时间单位。下图为时间片 q等于 1和等于 4时它们运行情况。
进程
D
C q=4
B A
D q=1 C
B A
0
5
10
15
20
RR法（q=1和q=4时进程的运行情况）
? 先来先服务调度算法的特点是算法简单，但效率较低；有 利于长作业，但对短作业不利；有利于CPU繁忙型作业， 而不利于I/O繁忙型作业
最短作业优先法
? 短作业优先（ SJF）调度算法用于进程调度时称为 短进程优先调度算法，该调度算法主要用于作业 调度。其实现思想是：从作业的后备队列中挑选 那些需要运行的时间（估计值）最短的作业放入 内存。这是一种非抢占式的策略。系统一旦选中 某个短作业后，就让该作业投入执行，直到该作 业完成并退出系统。如果有四个作业 A，B，C， D。它们的预计运行时间分别为 6，3，15，8个时 间单位，利用最短作业优先法调度，它们的执行 顺序是：B->A->D->C 。
间
间
间
间
间
转时间
Βιβλιοθήκη BaiduP1
0
24
0
24
24
1
P2
1
3
24
27
26
8.67
P3
2
3
27
30
28
9.33
平均周转时间=（24+26+28）/3=26 平均带权周转时间=（1+8.67+9.33）/3=6.33
? 进程P1的等待时间是0ms，进程P2的等待时间是23ms，P3 的等待时间是25ms。这样，平均等待时间是（0+23+25）
? 例2 假设系统中有4个作业A，B，C，D。 下表给出了提交时间和运行时间
作业 A B C D
提交时间 5:00 6:00 6:30 6:36
运行时间/h 2 0.5 0.2 0.4
由于作业A的开始时间是 5：00，而其余作业 均未到达，故先运行作业 A，当作业A运行完毕， 其余作业均按短作业优先运行。所以作业运行次 序为： A，C，D，B。
/3=16ms
? 如果进程到达的顺序是P2，P3，P1，那么得到的平均等待 时间是（4+0+2）/3=2ms。平均等待时间很明显地减少了。 因而，FCFS策略下的平均等待时间通常不是最小的，而且 如果进程的执行时间有明显的变化时平均时间也会有明显 的变化。
? FCFS调度算法是非抢占式的。一旦CPU被分配给一个进程， 该进程将持有CPU直到它释放CPU（通过终止或请求 I/O）。对分时系统来说，FCFS算法尤其糟糕，因为这种 系统中的每个用户以有规则的时间间隔共享CPU。允许一 个进程长期地占有CPU会产生灾难性的后果。
行例时1：间假依设次系是统2中4，有3，3个3（进单程位P1为，Pm2s和）P。3，如它果们进的程运 P调1，度P算2，法P计3依算次其在平0均,1,等2时待刻时到间达。，并且采用 FCFS
进程
时间（ms）
0
24 27
30
(a)
P1
P2
P3
(b)
3个进程执行的甘特图
FCFS 调度算法性能表
进程
到达时 运行时 开始时 完成时 周转时 带权周
先来先服务调度算法
先来先服务（ FCFS）调度算法是一种最简单 的调度算法，该调度算法既可以用于作业调度也 可以用于进程调度。
在作业调度中，先来先服务调度算法每次从 后备作业队列中选择最先进入该队列的一个或几 个作业，将它们调入内存，分配必要的资源，创 建进程并放入就绪队列。
在进程调度中，先来先服务调度算法每次从 就绪队列中选择最先进入该队列的进程，将处理 机分配给它，使之投入运行，该进程一直运行下 去，直到完成或某种原因而阻塞时才释放处理机。
22
平均周转时间T=19.75 平均带权周转时间W=3.38
带权周 转时间
2.17 3.4 3.67 3.33
2.17 4
3.67 3.67
RR调度算法的性能指标
? 可见，时间片的大小对轮转法的性能有很大的影响。如果时间 片太长，每个进程都在这段时间运行完毕，那么时间轮转法就 退化为先来先服务算法，这样对用户的响应时间必然会加长。 如果时间片太短， CPU在进程间的切换工作就非常频繁，从而 导致系统开销增加，因为在每个时间片末尾都产生时钟中断。 操作系统要处理这个中断，在把 CPU分给另一个进程之前，要 为“老”的进程保留全部寄存器的内容，还要为新选中的进程 装配所有寄存器的值，这一工作无疑加大了系统开销。
（1）系统的响应时间。在进程数目一定时，时间片的长短直接 正比于系统对响应时间的要求。
（2）就绪队列进程的数目。当系统要求的响应时间一定时，时 间片的大小反比于就绪队列中的进程数。
（3）进程的转换时间。若执行进程调度时的转换时间为 t，时 间片为q，为保证系统开销不大于某个标准，应使比值 t/q不大 于某一数值，如 1/10。
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t
时间片
时间片 q=1
时间片 q=4
进程名 A B C D
A B C D
到达时 运行时 开始时 完成时 周转时
间
间
间
间
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17
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平均周转时间T=18.5 平均带权周转时间W=3.14
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26
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由此：此作业流的平均周转时间为 T=（2.0+2.1+0.7+1.0）/4=1.45h。此作业流的平均带权周转 时间为W=（1.0+4.2+3.5+2.5）/4=2.8h。
通过以上分析，虽然这种算法易于实现，且效率也比较 高，但未考虑长作业的利益
轮转法（Round-Robin,RR ）
? 时间片是一个很小的时间单位，通常为 10~100ms 数量级。当进程用完分给它的时间片后，系统的 计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的 运行，并把它放入就绪队列的末尾；然后，把 CPU分给就绪队列的队首进程，同样也让它运行 一个时间片，如果往复。
最短作业优先调度算法的调度性能
作业
提交时 间
运行时 间/h
开始时 间
完成时 间
周转时 间/h
带权周 转时间
A 5:00
2
5:00 7:00
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B 6:00 0.5 7:36 8:06
2.1
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C 6:30 0.2 7:00 7:12
0.7
3.5
D 6:36 0.4 7:12 7:36
1.0
2.5
? 例3：考虑如下四个进程 A，B，C，D的执行情况。 设它们依次进入就绪队列，但彼此相差时间很短， 可以近似认为“同时”到达队列。四个进程分别 需要运行 12，5，3和6个时间单位。下图为时间片 q等于 1和等于 4时它们运行情况。
进程
D
C q=4
B A
D q=1 C
B A
0
5
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15
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RR法（q=1和q=4时进程的运行情况）
? 先来先服务调度算法的特点是算法简单，但效率较低；有 利于长作业，但对短作业不利；有利于CPU繁忙型作业， 而不利于I/O繁忙型作业
最短作业优先法
? 短作业优先（ SJF）调度算法用于进程调度时称为 短进程优先调度算法，该调度算法主要用于作业 调度。其实现思想是：从作业的后备队列中挑选 那些需要运行的时间（估计值）最短的作业放入 内存。这是一种非抢占式的策略。系统一旦选中 某个短作业后，就让该作业投入执行，直到该作 业完成并退出系统。如果有四个作业 A，B，C， D。它们的预计运行时间分别为 6，3，15，8个时 间单位，利用最短作业优先法调度，它们的执行 顺序是：B->A->D->C 。
间
间
间
间
间
转时间
Βιβλιοθήκη BaiduP1
0
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0
24
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1
P2
1
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8.67
P3
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平均周转时间=（24+26+28）/3=26 平均带权周转时间=（1+8.67+9.33）/3=6.33
? 进程P1的等待时间是0ms，进程P2的等待时间是23ms，P3 的等待时间是25ms。这样，平均等待时间是（0+23+25）
? 例2 假设系统中有4个作业A，B，C，D。 下表给出了提交时间和运行时间
作业 A B C D
提交时间 5:00 6:00 6:30 6:36
运行时间/h 2 0.5 0.2 0.4
由于作业A的开始时间是 5：00，而其余作业 均未到达，故先运行作业 A，当作业A运行完毕， 其余作业均按短作业优先运行。所以作业运行次 序为： A，C，D，B。
/3=16ms
? 如果进程到达的顺序是P2，P3，P1，那么得到的平均等待 时间是（4+0+2）/3=2ms。平均等待时间很明显地减少了。 因而，FCFS策略下的平均等待时间通常不是最小的，而且 如果进程的执行时间有明显的变化时平均时间也会有明显 的变化。
? FCFS调度算法是非抢占式的。一旦CPU被分配给一个进程， 该进程将持有CPU直到它释放CPU（通过终止或请求 I/O）。对分时系统来说，FCFS算法尤其糟糕，因为这种 系统中的每个用户以有规则的时间间隔共享CPU。允许一 个进程长期地占有CPU会产生灾难性的后果。
行例时1：间假依设次系是统2中4，有3，3个3（进单程位P1为，Pm2s和）P。3，如它果们进的程运 P调1，度P算2，法P计3依算次其在平0均,1,等2时待刻时到间达。，并且采用 FCFS
进程
时间（ms）
0
24 27
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(a)
P1
P2
P3
(b)
3个进程执行的甘特图
FCFS 调度算法性能表
进程
到达时 运行时 开始时 完成时 周转时 带权周
先来先服务调度算法
先来先服务（ FCFS）调度算法是一种最简单 的调度算法，该调度算法既可以用于作业调度也 可以用于进程调度。
在作业调度中，先来先服务调度算法每次从 后备作业队列中选择最先进入该队列的一个或几 个作业，将它们调入内存，分配必要的资源，创 建进程并放入就绪队列。
在进程调度中，先来先服务调度算法每次从 就绪队列中选择最先进入该队列的进程，将处理 机分配给它，使之投入运行，该进程一直运行下 去，直到完成或某种原因而阻塞时才释放处理机。
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平均周转时间T=19.75 平均带权周转时间W=3.38
带权周 转时间
2.17 3.4 3.67 3.33
2.17 4
3.67 3.67
RR调度算法的性能指标
? 可见，时间片的大小对轮转法的性能有很大的影响。如果时间 片太长，每个进程都在这段时间运行完毕，那么时间轮转法就 退化为先来先服务算法，这样对用户的响应时间必然会加长。 如果时间片太短， CPU在进程间的切换工作就非常频繁，从而 导致系统开销增加，因为在每个时间片末尾都产生时钟中断。 操作系统要处理这个中断，在把 CPU分给另一个进程之前，要 为“老”的进程保留全部寄存器的内容，还要为新选中的进程 装配所有寄存器的值，这一工作无疑加大了系统开销。