操作系统课件os03处理机调度.ppt
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1、操作系统Operating Systems,第三章处理机调度与死锁,遥灰莱嗓勒搓鸯斥网稗睁觉狙觉肄布送刺脯刘拎薄木弟稻输绍氟逝饿焰疯操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.1处理机调度的层次,一个批处理型作业,从进入系统并驻留在外存的后备队列上开始,直至作业运行完毕,可能要经历的三级调度:,中级调度,高级调度,低级调度,妙疵塑蜜矛腹勇骏惧斡傲胜话项钟层煤拟搁招眩剐励尘矮弄州萎锭逞艳所操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.1.1 高级调度(作业调度),作业调度、长程调度、接纳调度主要功能挑选若干作业进入内存为它们创建进程、分配必要的资源再将新
2、创建的进程插入就绪队列,准备执行调度对象作业,残钨厌奄细听窗嚷惩酗苞婉拿怒巳时浇流锻镁壶间臻炳铃撩佯摘析惩躲月操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,1.作业和作业步,作业(JOB):程序+数据+作业说明书作业步(Job Step)一个作业可划分成若干部分,每部分称一个作业步,怯身外汾淄屁散枣接他谆叫纠倒俊墩胞灯档虹蓬纠吼妈桌帝苞炯翻僚气过操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,2作业控制块JCB,JCB是作业在系统中存在的标志通常应包含的内容有:作业的基本情况作业标识、用户名称、作业状态等。作业的调度信息优先级、作业已运行时间。资源需求预计运行时间
3、、要求内存大小、要求I/O设备的类型和数量。,健侧右拳葫腊铡挂遗海佑纽丘贰误焚悄赘坞铀牺建懦境遇疟蚀挫垄长截酒操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3作业调度,须做出以下两个决定:决定接纳多少个作业。多道程序度的确定应根据系统的规模和运行速度等情况做适当的折衷。2)决定接纳哪些作业调度算法。先来先服务、短作业优先、基于作业优先级、“响应比高者优先”。,晤窃包围捻呼匪钠谩瘩舰漳翰翔甜蛋生姐褥恩短曙盏娶冕趴孟插映伙服具操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3作业调度,分时系统要求及时响应无需再配置上述的作业调度机制需要有某些限制性措施来限制进入系统的
4、用户数。如果系统尚未饱和,将接纳所有授权用户否则,将拒绝接纳。在实时系统中通常也不需要作业调度。,双狗错相巡挑惊力崎唬检水淤讶爬桶逮殿琢余则没习筷蔚呵炭爵联揭琢迪操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.1.2 低级调度,也称为:进程调度、短程调度。进程调度是最基本的一种调度决定就绪队列中的哪个进程应获得处理机由分派程序执行把处理机分配给该进程的具体操作。调度的对象进程(或内核级线程)在多道批处理、分时和实时三种类型的OS中,都必须配置这级调度。,劣下舟吵屹瓷计惧弗示擦玛晒荔澳嗽獭压竣协掸奴给牵挖圾孙廓楚题赋废操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度
5、,1 低级调度的功能,保存处理机的现场信息。处理机的现场信息进程控制块(PCB)按某种算法选取进程。把处理器分配给进程。由分派程序把处理器分配给进程。恢复处理机现场:PCB处理器相应的各个寄存器把处理器的控制权交给该进程,灾探篇酱挂丁辛沏誓登崇殷晴菲滑赠婴奋富螺憨贪嗜绘馈憋查腊田天赠元操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,2进程调度中的三个基本机制,(1)排队器。应事先将系统中所有的就绪进程按照一定的方式排成一个或多个队列。(2)分派器(分派程序)。(3)上下文切换机制。两对上下文切换操作。保存当前进程的上下文,装入分派程序的上下文移出分派程序,新选进程的CPU现场信息
6、装入到处理机的各个相应寄存器中。,榷撮跌呐韵谍贬赴率旨敞蝇趣悦七涂焚剖恍俏妮罩缮搐稍教众耙浸东碍蟹操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3 进程调度方式,非抢占方式抢占方式,雾鲜撮寅椅纤稻貌泽廷脊局扦辰轿履砚蓄舌择伺任颜浚狞樊快孕露穴手饶操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,非抢占方式,一旦把处理机分配给某进程后,一直让它运行下去,直至该进程完成,自愿释放处理机,或被阻塞。引起进程调度的因素正在执行的进程执行完毕,或因发生某事件而不能再继续执行;执行中的进程因提出I/O请求而暂停执行;在进程通信或同步过程中执行了某种原语操作,如:P操作(wait
7、操作)、Block原语等。,扒仁倪鸥拄进沈亭失厦豢祝辖厩叙帆戏律狰娘六沸漫易庙蕾隙翅镭蚀辑莲操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,抢占方式,允许调度程序根据某种原则去暂停某个正在执行的进程,将处理机重新分配给另一进程。抢占方式的优点是:可以防止一个长进程长时间占用处理机能为大多数进程提供更公平的服务特别是能满足对实时任务的需求,潭登烤村弃樟滴脐玛铡磷秸蛾傲壕偶抹懈沂繁题诧诲砒濒窝溉双幼冠艰路操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,抢占原则,优先权原则。允许优先权高的新到进程抢占当前进程的处理机。短作业(进程)优先原则。短作业(进程)可以抢占当前较长
8、作业(进程)的处理机。时间片原则。各进程按时间片轮流运行当一个时间片用完后,便停止该进程的执行而重新进行调度。,垒薛司浴如绘畔荷龚寄疲畅泪交分寅轨垒酉瑰昼运殆瞧碱慷篓伺奇漱州肖操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.1.3 中级调度(中程调度),目的:提高内存利用率和系统吞吐量。作用:外存内存挂起状态(静止)非挂起状态(活动)中级调度实际上就是存储器管理中的对换功能,恿腻槽沛炎漓窜资代帜份卯搐朝迅慰阵情榴结惠矿属圾纬英适曳崖趣排宰操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,运行频率,进程调度的运行频率最高进程调度算法不宜太复杂。作业调度(长程调度)往
9、往是发生在一个(批)作业运行完毕作业调度的周期较长,运行频率较低允许作业调度算法花费较多的时间中级调度的运行频率基本上介于上述两种调度之间,些叶泊狈燃秤观枚伟寇剧氏绷鸳菇鄂皖沧饱艺掇滥骄椎优好盎甫撩蜂机准操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.2 调度队列模型和调度准则,调度队列模型仅有进程调度的调度队列模型具有高级和低级调度的调度队列模型同时具有三级调度的调度队列模型,党猩捧枫活裸净典锯夫标铀娶掇寻坏施汞恼她氛巢醒坍肝矩苇宦悸杏驮噎操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,1仅有进程调度的调度队列模型,组织形式依赖于调度算法把处于就绪状态的进程组
10、织成栈、树或一个无序链表在分时系统中,常把就绪进程组织成:FIFO队列形式,处理器,进程调度,完成,就绪队列,交互式用户,阻塞队列,等待事件,鸥补炳鸽按颂蹄嫂肌撩镶乱恤询彤馆塌芍率炊褐普另守体规聪金弦炉郸豺操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,2 具有高级和低级调度的调度队列模型,处理器,进程调度,作业调度,完成,就绪队列,后备队列,阻塞队列,等待事件2,阻塞队列,等待事件1,证午钵神哟扯歹除垢痢孕糯入嚣柞车你乔蝉跑疵仰开汪廖怎去痔闹岛烩愈操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,2 具有高级和低级调度的调度队列模型,在批处理系统中,最常用的是最高优
11、先权调度算法就绪队列的形式。优先权队列无序链表,就绪队列,就绪队列,呆糖歼绽天杂售幸掺孟安峭苇游瞎角敏涎烤情咆鹅登恤钨菲纺狰环时问铺操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3 同时具有三级调度的调度队列模型,中级调度,低级调度,高级调度,孪查鸭佃间丈半搅肌桶铲斧竹巩势蔼便捷兢蔡率澄料韵跃诣膛垦基悬昌傣操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,中级调度,处理器,低级调度,高级调度,完成,就绪队列,后备作业队列,挂起就绪队列,挂起阻塞队列,中级调度,处理器三级调度模型,甜拷玲缀展僳彦送斟估欧哭碱救供课讲呜篡驳街兴碎收豪崩舞就骆鬃街瘪操作系统课件os03处理
12、机调度操作系统课件os03处理机调度,3.2.2选择调度方式和调度算法的准则,面向用户的准则周转时间短。响应时间快截至时间的保证优先权准则面向系统的准则系统吞吐量高处理机利用率好资源的平衡利用,业贿蜘揪刷包励衷峨钓抱椭薪绰缮娱柠峭谩缺皱舒纹庇纤掠喇须缅肄症朔操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,周转时间,通常把周转时间的长短评价批处理系统的性能的重要准则之一从作业被提交给系统开始,到作业完成为止的这段时间间隔它包括四部分时间:作业在外存后备队列上等待(作业)调度的时间,进程在就绪队列上等待进程调度的时间,进程在CPU上执行的时间,进程等待I/O操作完成的时间。平均周转时
13、间,刀了较帛伏站俐腥贺潜桌灸惦足爹根鼻纫肇坊拷绞沸课陨滥列洪缨加每案操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,带权周转时间和平均带权周转时间,带权周转时间:W=T/TsT:作业的周转时间Ts:系统为它提供服务的时间平均带权周转时间:,巍骸亢眠考羞蚌份姥雁蓬挠碉鼠晦夕哗瞬鼓齿宙赚藤嘻舆谍眉跳缅以荣挎操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,相关指标,响应时间评价分时系统的性能从用户通过键盘提交一个请求开始,直至系统首次产生响应为止的时间,或者说,直到屏幕上显示出结果为止的一段时间间隔。截止时间评价实时系统性能的重要指标指某任务必须开始执行的最迟时间,或必须
14、完成的最迟时间。,逆绝哈坤辣戊涯延翅鬃彭啤跨绦脑奥靖甥癸腕酣凭碰唱岳蛮氰糕访盼货膨操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,相关指标,系统吞吐量评价批处理系统性能的重要指标指在单位时间内系统所完成的作业数处理的长作业多,则吞吐量低资源利用率 CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总的运行时间,CPU总的运行时间=CPU有效工作时间+CPU空闲等待时间,杜仑悟挤宅臼垢峦寿缺博呜兵向桓敲赔懂滦渐岸姿黎柳莹厌幻惜神祁呈肘操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,CPU利用率,A,B,C,30,60,80,90,100,110,120,160,210,170,
15、190,240,230,310,250,CPU,I/O设备1,I/O设备2,220,CPU 利用率=(20+10+20+30+10+30+30+10+20+10)/310=190/310=61.3%,0,琵釉尘隘赫讹郴坊民执刘膊萤呢忠重患丈阴炎侧伶耕至撕降络很凿省先稿操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,3.3调 度 算 法,调度算法 根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。不同的系统和系统目标,通常采用不同的调度算法,侵旗界雷芭电吕柱窗脏风匆本漠癸宪裸递堪谤溢辅茄吨弯榆囊硼沥危腹奖操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,1 先来先服务(FCF
16、S)调度算法,可用于作业调度、进程调度。作业调度中采用该算法时按照作业进入系统后备队列的先后次序来挑选作业进程调度中采用FCFS算法时从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程为之分配处理机。,茄昏房批饵惺扭昭碟酪织殆督仿魁特溃茅骨咳而迷泰既锤雍翼甘坷囚挡瓢操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,FCFS算法调度算法举例,比较有利于长作业(进程),而不利于短作业(进程)有利于CPU繁忙型的作业,不利于I/O繁忙型的作业(进程)进程 A 1 B 100 C 1 D 100,1,平均周转时间=(1+100+100+199)/4,0,2,3,101,102,202,带权周转时间,
17、服务时间,1/1=1,100/100=1,100/1=100,199/100=1.99,苟毖硼诲讫荆酥龚祖寒乘唾肖缩严积揪晃搽液职唆虏晤承恿涨察蒙绦蹬渊操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,2 短作业(进程)优先调度算法,可用于作业调度、进程调度。短作业优先(SJF)的调度算法从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业,将它们调入内存运行短进程优先(SPF)调度算法从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程,将处理机分配给它。,嗣拭昏贝札辐勿第后锌鳃阐瓜棕趁醋痕辅牌爬箩龙弓草哗购亲缅坚搓纹翟操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,SJF算法
18、调度算法举例,1,平均周转时间=(4+8+16+3+9)/5=8平均带权周转时间=(1+2.67+3.2+1.5+2.25)/5=2.1,0,2,3,6,9,13,带权周转时间,服务时间,4/4=1,8/3=2.67,16/5=3.2,3/2=1.5,作业,A,B,C,D,E,4,3,5,2,4,18,4,9/4=2.25,屹虱骚瞅酵痒莫瞳亮烬叼邹低勿昏僻启耻瞒壮奥宅驼傅帧缴伯愧三装挤侵操作系统课件os03处理机调度操作系统课件os03处理机调度,图3-4FCFS和SJF调度算法的性能,蚤聚蔼梢江株则肿涸雍连叭莽拔灶躁文跟肛格眷厨钝寸叭澡骄店矽爹朝妊操作系统课件os03处理机调度操作系统课件o
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