计算机操作系统是管理计算机硬件资源和控制软件运行的核心组件。在操作系统中，处理机调度是至关重要的一个环节，它决定了如何有效地分配CPU时间给不同的进程，以优化系统的性能和用户满意度。处理机调度分为三个层次：高级调度、低级调度和中级调度。
高级调度，又称作业调度，关注的是作业级别的资源分配。它的主要任务是决定哪些作业会被接纳进入系统，并且在内存资源有限的情况下，如何合理地安排这些作业的执行顺序。决策因素包括作业的数量和类型，以达到资源的最大利用和系统的公平性。
低级调度，又称进程调度，是处理机调度中最频繁的部分，它的目标是在就绪队列中选择下一个最适合执行的进程。根据预设的调度算法，如先来先服务(FCFS)或短作业优先(SJF)，来决定进程的执行顺序。FCFS算法简单直观，但可能导致长进程等待时间过长；而SJF算法则优先考虑短进程，可以提高系统效率，但它依赖于准确的运行时间预测，且不利于长作业。
中级调度，或内存调度，主要应用于多道程序系统，目的是提高内存利用率和系统吞吐量。当内存资源紧张时，会将部分进程换出到外存，形成就绪驻外存状态；当内存空闲时，再将外存上的就绪进程调入内存，恢复其就绪状态。
处理机调度算法的目标通常包括资源利用率、公平性、平衡性和策略强制执行。在批处理系统中，优化目标是减少平均周转时间、提高系统吞吐量和处理机利用率；在分时系统中，强调快速的响应时间和均衡性，以满足用户交互需求；实时系统则更关注任务的截止时间保证和可预测性。
作业和作业调度在批处理系统中扮演着关键角色。作业是用户提交的任务集合，由一系列作业步组成，每个步骤在系统中都有相应的作业控制块(JCB)来记录和管理。作业的生命周期包括收容、运行和完成三个阶段，对应着不同的系统状态。
调度算法的选择对系统性能有很大影响。例如，FCFS算法虽然简单，但可能导致长作业等待时间过长；而SJF算法虽然能提高系统效率，但对作业长度的预测要求较高，且不适用于有紧迫性需求的作业。优先级调度算法允许根据作业的紧迫程度赋予优先级，可以结合各种需求，如紧急任务的优先执行，但需防止饿死现象。高响应比优先调度算法则试图平衡等待时间和服务时间，以提高整体响应。
操作系统中的处理机调度是一个复杂的优化过程，需要根据系统类型和用户需求，灵活选择和设计合适的调度策略，以实现高效、公平和可靠的资源分配。
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