第三章 处理机调度与死锁.ppt
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3 中级调度 内存调度，为提高内存利用率和系统吞吐量。
第三章 处理机调度与死锁
高级 后备作业队列 调度
时间片用完
就绪队列
低级调度
进程完成
CPU
事件解除 阻塞队列 等待事件
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
1 处理机算法的共同目标
（1）资源利用率 （2）公平性
（3）平衡性 （4）策略强制执行性
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
2 批处理系统的目标 （1）平均周转时间短
作业提交开始到作业完成为止的时间间隔 用户：自己作业周转时间尽量少 系统：作业的平均周转时间尽可能少 指标：平均周转时间
指标：带权周转时间
1 作业和作业步 （1）作业（Job）：程序+数据+作业说明符 （2）作业步：作业执行过程中的加工步骤
2 作业控制块（JCB） (1)作业存在的标识 (2)保存系统对作业进行管理和调度的所有信息
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.1 批处理系统中的作业
3 作业运行的三个阶段和三种状态
（3）优点
＊等待时间相同，则处理时间短，优先级R高。 ——SJF ＊作业处理时间相同，则等待时间决定优先级R。 ——FCFS
＊对于长作业，等待足够时间，R增加，可获得处理机。
（4）缺点
＊增加系统开销
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
①作业平均周转时间（T）
n
T＝（ Ti ）× 1
i =1
n
②带权平均周转时间（W）
n
W＝（
Ti ）×
1
i = 1 ri
n
n为作业数目， 第i个作业的周转时 间 Ti ＝ Ei– Si Ei：作业完成时间 Si：作业提交时间
2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
（5）例子
到达t 服务t 开始t 完成t
A
0
4
0
4
B
1
3
4
7
C
2
5
9
14
D
3
2
7
9
E
4
平均
4
14 18
T
W
4
1
6
2
12 2.4
6
3
14 3.5 8.4 2.38
Rb=1，Rc=0.4 Rd=0.5，Re=0 Rc=1，Rd=2，Re=0.75
Rc=1.4，Re=1.25
1 先来先服务算法 （1）FCFS：First Come First Serve （2）适用于作业、进程调度 （3）选择最先进入的作业/进程 （4）例子：
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
作业 到达t 服务t 开始t 结束t T
W
A 0 10 1 11
操作系统原理
东北农业大学 王艳
用户 用户
外存
作业1 作业2 作业3 作业4
用户
作业调度程序
内存
进程调度
CPU
后备队列
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.1 处理机调度的层次
1 高级调度 长程调度、作业调度，调度对象为作业。
2 低级调度 3 进程调度、短程调度，调度对象为进程。
（1）FCFS （2）SJ（P）F （3）HRN
FCFS SJF HRN
名称
A
到达
0
CPU
3
开始
0
完成
3
T
3
W
1
开始
0
完成
3
T
3
W
1
开始
0
Βιβλιοθήκη Baidu完成
3
T
3
W
1
B 1 6
B 1 100 1 101 100 1
C 2 1 101 102 100 100
D 3 100 102 202 199 1.99
平均周转时间：t=100 带权平均周转时间w=25.9975
优点：实现简单（优待大作业） 缺点：对短作业不利
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
（1）三个阶段
收容阶段→运行阶段→完成阶段 （2）三种状态
后备状态→运行状态→完成状态
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.2 作业调度的主要任务
1 决定接纳多少个作业 多道程序度
2 接纳哪些作业
调度算法
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
2 短作业优先算法 （1）SJ（P）F：Shortest Job（Process） First （2）适用于作业、进程调度 （3）选择短的作业/进程 （4）例子：
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度
3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
作业 进程
A
B
C
D
E
平均
情况 到达t
0
1
2
3
4
算法 服务t
1 优先级调度算法（PSA） 先来先服务算法→等待时间为优先级
短作业优先算法→作业长短为优先级
优先级调度算法→作业的紧迫程度
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法 2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
（1）HRRN是介于FCFS和SJP（F）之间的一种折中算法 （2）优先权
动态优先权：随等待时间延长而增加 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间
响应比R=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间 =响应时间/要求服务时间
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法 2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
4
3
5
2
4
先 开始t
来
先 完成t
服 务
T
算 法
W
短 开始t 作 业 完成t
优 先T
算 法W
0
4
7
4
7
12
4
6
10
1
2
2
0
6
13
4
9
18
4
8
16
1 2.67 3.2
12 14
14 18
11 14
9
5.5 3.5 2.8
4
9
6
13
3
9
8
1.5 2.25 2.14
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法
ri 为某作业i的实际执行时间
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
2 批处理系统的目标
（2）系统吞吐量 （3）处理机利用率高
3 分时系统的目标
4 实时系统的目标
（1）响应时间快 （2）均衡性
（1）截止时间的保证 （2）可预测性
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.1 批处理系统中的作业
第三章 处理机调度与死锁
高级 后备作业队列 调度
时间片用完
就绪队列
低级调度
进程完成
CPU
事件解除 阻塞队列 等待事件
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
1 处理机算法的共同目标
（1）资源利用率 （2）公平性
（3）平衡性 （4）策略强制执行性
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
2 批处理系统的目标 （1）平均周转时间短
作业提交开始到作业完成为止的时间间隔 用户：自己作业周转时间尽量少 系统：作业的平均周转时间尽可能少 指标：平均周转时间
指标：带权周转时间
1 作业和作业步 （1）作业（Job）：程序+数据+作业说明符 （2）作业步：作业执行过程中的加工步骤
2 作业控制块（JCB） (1)作业存在的标识 (2)保存系统对作业进行管理和调度的所有信息
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.1 批处理系统中的作业
3 作业运行的三个阶段和三种状态
（3）优点
＊等待时间相同，则处理时间短，优先级R高。 ——SJF ＊作业处理时间相同，则等待时间决定优先级R。 ——FCFS
＊对于长作业，等待足够时间，R增加，可获得处理机。
（4）缺点
＊增加系统开销
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
①作业平均周转时间（T）
n
T＝（ Ti ）× 1
i =1
n
②带权平均周转时间（W）
n
W＝（
Ti ）×
1
i = 1 ri
n
n为作业数目， 第i个作业的周转时 间 Ti ＝ Ei– Si Ei：作业完成时间 Si：作业提交时间
2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
（5）例子
到达t 服务t 开始t 完成t
A
0
4
0
4
B
1
3
4
7
C
2
5
9
14
D
3
2
7
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E
4
平均
4
14 18
T
W
4
1
6
2
12 2.4
6
3
14 3.5 8.4 2.38
Rb=1，Rc=0.4 Rd=0.5，Re=0 Rc=1，Rd=2，Re=0.75
Rc=1.4，Re=1.25
1 先来先服务算法 （1）FCFS：First Come First Serve （2）适用于作业、进程调度 （3）选择最先进入的作业/进程 （4）例子：
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
作业 到达t 服务t 开始t 结束t T
W
A 0 10 1 11
操作系统原理
东北农业大学 王艳
用户 用户
外存
作业1 作业2 作业3 作业4
用户
作业调度程序
内存
进程调度
CPU
后备队列
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.1 处理机调度的层次
1 高级调度 长程调度、作业调度，调度对象为作业。
2 低级调度 3 进程调度、短程调度，调度对象为进程。
（1）FCFS （2）SJ（P）F （3）HRN
FCFS SJF HRN
名称
A
到达
0
CPU
3
开始
0
完成
3
T
3
W
1
开始
0
完成
3
T
3
W
1
开始
0
Βιβλιοθήκη Baidu完成
3
T
3
W
1
B 1 6
B 1 100 1 101 100 1
C 2 1 101 102 100 100
D 3 100 102 202 199 1.99
平均周转时间：t=100 带权平均周转时间w=25.9975
优点：实现简单（优待大作业） 缺点：对短作业不利
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
（1）三个阶段
收容阶段→运行阶段→完成阶段 （2）三种状态
后备状态→运行状态→完成状态
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.2 作业调度的主要任务
1 决定接纳多少个作业 多道程序度
2 接纳哪些作业
调度算法
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度 3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
2 短作业优先算法 （1）SJ（P）F：Shortest Job（Process） First （2）适用于作业、进程调度 （3）选择短的作业/进程 （4）例子：
第三章 处理机调度与死锁
3.2 作业与作业调度
3.2.3 先来先服务和短作业优先算法
作业 进程
A
B
C
D
E
平均
情况 到达t
0
1
2
3
4
算法 服务t
1 优先级调度算法（PSA） 先来先服务算法→等待时间为优先级
短作业优先算法→作业长短为优先级
优先级调度算法→作业的紧迫程度
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法 2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
（1）HRRN是介于FCFS和SJP（F）之间的一种折中算法 （2）优先权
动态优先权：随等待时间延长而增加 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间
响应比R=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间 =响应时间/要求服务时间
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法 2 高响应比优先权调度算法（HRRN）
4
3
5
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4
先 开始t
来
先 完成t
服 务
T
算 法
W
短 开始t 作 业 完成t
优 先T
算 法W
0
4
7
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4
6
10
1
2
2
0
6
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9
18
4
8
16
1 2.67 3.2
12 14
14 18
11 14
9
5.5 3.5 2.8
4
9
6
13
3
9
8
1.5 2.25 2.14
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.4 优先级调度算法和高响应比优先调度算法
ri 为某作业i的实际执行时间
第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标 3.1.2 处理机算法的目标
2 批处理系统的目标
（2）系统吞吐量 （3）处理机利用率高
3 分时系统的目标
4 实时系统的目标
（1）响应时间快 （2）均衡性
（1）截止时间的保证 （2）可预测性
第三章 处理机调度与死锁 3.2 作业与作业调度 3.2.1 批处理系统中的作业