《處理機(jī)調(diào)度 》課件

處理機(jī)調(diào)度處理機(jī)調(diào)度的基本概念進(jìn)程調(diào)度作業(yè)調(diào)度實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度處理機(jī)調(diào)度的性能評(píng)價(jià)contents目錄01處理機(jī)調(diào)度的基本概念定義處理機(jī)調(diào)度是操作系統(tǒng)中用于管理和安排進(jìn)程執(zhí)行的一系列算法和技術(shù)。作用確保多個(gè)進(jìn)程能夠公平、合理地共享處理機(jī)資源，提高系統(tǒng)整體性能和資源利用率。定義與作用優(yōu)先調(diào)度預(yù)計(jì)執(zhí)行時(shí)間短的作業(yè)或進(jìn)程。短作業(yè)優(yōu)先確保所有作業(yè)或進(jìn)程都有機(jī)會(huì)獲得處理機(jī)資源，避免某些進(jìn)程長(zhǎng)時(shí)間等待。公平性根據(jù)作業(yè)或進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的作業(yè)或進(jìn)程優(yōu)先獲得處理機(jī)。優(yōu)先級(jí)調(diào)度調(diào)度的基本準(zhǔn)則按照作業(yè)或進(jìn)程到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度。先來(lái)先服務(wù)（FCFS）優(yōu)先調(diào)度預(yù)計(jì)執(zhí)行時(shí)間最短的作業(yè)或進(jìn)程。最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）根據(jù)作業(yè)或進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度。優(yōu)先級(jí)調(diào)度（PS）將處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中的下一個(gè)進(jìn)程，按固定的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)。循環(huán)輪轉(zhuǎn)（RR）調(diào)度算法的分類02進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)中用于決定哪個(gè)進(jìn)程在哪個(gè)時(shí)間運(yùn)行以及運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程。它是操作系統(tǒng)中最基本和最重要的功能之一。進(jìn)程調(diào)度的概念進(jìn)程調(diào)度的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源的合理分配，以提高系統(tǒng)的整體性能和效率。進(jìn)程調(diào)度的目標(biāo)公平性、及時(shí)性、優(yōu)先級(jí)、短作業(yè)優(yōu)先等。進(jìn)程調(diào)度的基本原則進(jìn)程調(diào)度的概念進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)當(dāng)新進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)對(duì)其進(jìn)行必要的調(diào)度。進(jìn)程完成時(shí)當(dāng)進(jìn)程完成時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)回收其所占用的資源并進(jìn)行調(diào)度。中斷處理時(shí)當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)中斷的類型和優(yōu)先級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度。系統(tǒng)維護(hù)時(shí)在系統(tǒng)維護(hù)過(guò)程中，如系統(tǒng)升級(jí)或故障排除時(shí)，也需要進(jìn)行調(diào)度。進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)根據(jù)系統(tǒng)需求和資源狀況選擇合適的調(diào)度算法，如先來(lái)先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度等。確定調(diào)度算法根據(jù)調(diào)度算法從隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行執(zhí)行，并完成上下文切換。進(jìn)程切換將待調(diào)度的進(jìn)程按照一定的規(guī)則放入相應(yīng)的隊(duì)列中，如按照到達(dá)時(shí)間、優(yōu)先級(jí)等。進(jìn)程隊(duì)列管理根據(jù)調(diào)度算法為選中的進(jìn)程分配所需的資源，如CPU、內(nèi)存等。資源分配01030204進(jìn)程調(diào)度的過(guò)程進(jìn)程切換的概念進(jìn)程切換是指當(dāng)一個(gè)進(jìn)程不再占用CPU時(shí)，操作系統(tǒng)將其從運(yùn)行狀態(tài)中撤出，并將其狀態(tài)保存到內(nèi)存中；同時(shí)選擇一個(gè)新的進(jìn)程從內(nèi)存中讀取其狀態(tài)并加載到CPU中執(zhí)行的過(guò)程。進(jìn)程切換的時(shí)機(jī)當(dāng)一個(gè)進(jìn)程的時(shí)間片用完、發(fā)生中斷或系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行進(jìn)程切換。進(jìn)程切換的過(guò)程保存舊進(jìn)程的上下文信息、選擇新進(jìn)程、加載新進(jìn)程的上下文信息并執(zhí)行。進(jìn)程切換的性能影響進(jìn)程切換會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生一定的影響，如開(kāi)銷較大、降低系統(tǒng)吞吐量等。因此，選擇合適的調(diào)度算法和優(yōu)化進(jìn)程切換過(guò)程是提高系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。進(jìn)程切換03作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度是操作系統(tǒng)中用于管理和控制作業(yè)執(zhí)行的過(guò)程，主要負(fù)責(zé)從待執(zhí)行作業(yè)隊(duì)列中選取作業(yè)分配處理機(jī)，并確定作業(yè)執(zhí)行的順序。作業(yè)調(diào)度的概念作業(yè)是用戶程序的執(zhí)行實(shí)例，包括程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說(shuō)明書(shū)。作業(yè)的定義作業(yè)在執(zhí)行前處于后備狀態(tài)，被選中后進(jìn)入執(zhí)行狀態(tài)，執(zhí)行完畢后進(jìn)入完成狀態(tài)。作業(yè)的狀態(tài)作業(yè)調(diào)度的概念確定作業(yè)執(zhí)行的順序根據(jù)選取的調(diào)度算法和作業(yè)的優(yōu)先級(jí)，確定作業(yè)執(zhí)行的順序，以保證系統(tǒng)的效率和服務(wù)質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)資源分配根據(jù)選取的作業(yè)和系統(tǒng)資源的情況，為作業(yè)分配必要的系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、外存、通道等。按照一定的原則選取作業(yè)根據(jù)不同的調(diào)度算法，如先來(lái)先服務(wù)、最短作業(yè)優(yōu)先、響應(yīng)比最高作業(yè)優(yōu)先等，從待執(zhí)行作業(yè)隊(duì)列中選取作業(yè)分配處理機(jī)。作業(yè)調(diào)度的功能作業(yè)的輸入與輸出方式輸入方式作業(yè)可以通過(guò)各種輸入設(shè)備，如鍵盤(pán)、讀卡機(jī)、終端等，輸入到系統(tǒng)中。輸出方式作業(yè)的執(zhí)行結(jié)果可以通過(guò)各種輸出設(shè)備，如顯示器、打印機(jī)、磁帶等，輸出給用戶。04實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度實(shí)時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)外部事件或輸入的系統(tǒng)，并能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)的計(jì)算。實(shí)時(shí)任務(wù)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，并具有一定時(shí)間約束的計(jì)算任務(wù)。硬實(shí)時(shí)任務(wù)具有嚴(yán)格的截止時(shí)間要求，不能超過(guò)截止時(shí)間完成的任務(wù)。軟實(shí)時(shí)任務(wù)截止時(shí)間要求相對(duì)較為靈活，但也需要盡可能快的完成。實(shí)時(shí)系統(tǒng)的概念周期性任務(wù)按照固定的時(shí)間間隔重復(fù)執(zhí)行的任務(wù)。非周期性任務(wù)不按照固定時(shí)間間隔執(zhí)行的任務(wù)，但具有截止時(shí)間要求。偶發(fā)性任務(wù)不經(jīng)常發(fā)生，但具有較高優(yōu)先級(jí)和截止時(shí)間要求的任務(wù)。實(shí)時(shí)任務(wù)的分類實(shí)時(shí)任務(wù)的調(diào)度策略靜態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行調(diào)度，優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)先執(zhí)行。動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度根據(jù)任務(wù)的動(dòng)態(tài)特性，如任務(wù)的緊急程度、任務(wù)的優(yōu)先級(jí)等，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整?；跁r(shí)間的片的調(diào)度將處理器的時(shí)間劃分為時(shí)間片，每個(gè)任務(wù)分配一定數(shù)量的時(shí)間片，當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，調(diào)度器將任務(wù)切換到就緒隊(duì)列的末尾。最短剩余時(shí)間優(yōu)先調(diào)度根據(jù)任務(wù)的剩余執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行調(diào)度，剩余時(shí)間最短的任務(wù)先執(zhí)行。05處理機(jī)調(diào)度的性能評(píng)價(jià)響應(yīng)時(shí)間指從提交作業(yè)到作業(yè)開(kāi)始執(zhí)行所經(jīng)歷的時(shí)間。影響因素包括作業(yè)的性質(zhì)（如I/O量、計(jì)算量等）、處理機(jī)的狀態(tài)以及調(diào)度策略等。優(yōu)化方法通過(guò)優(yōu)化調(diào)度策略，如采用基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度、短作業(yè)優(yōu)先等策略，可以減少響應(yīng)時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間030201123指從作業(yè)提交到作業(yè)完成所經(jīng)歷的時(shí)間。周轉(zhuǎn)時(shí)間包括作業(yè)的性質(zhì)、處理機(jī)的狀態(tài)以及調(diào)度策略等。影響因素通過(guò)優(yōu)化調(diào)度策略，如采用基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度、輪轉(zhuǎn)法等策略，可以減少周轉(zhuǎn)時(shí)間。優(yōu)化方法周轉(zhuǎn)時(shí)間指作業(yè)在等待隊(duì)列中等待的時(shí)間。等待時(shí)間包括作業(yè)的性質(zhì)、處理機(jī)的狀態(tài)以及調(diào)度策略等。影響因素通過(guò)優(yōu)化調(diào)度策略，如采用基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度、輪轉(zhuǎn)法等策略，可以減少等待時(shí)間。優(yōu)化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