操作系统中的处理机调度是至关重要的一个环节,它决定了系统如何有效地分配CPU资源给各个等待执行的进程。处理机调度有三个层次:高级调度、中级调度和低级调度。
高级调度,也叫作业调度,主要负责从外存的后备队列中挑选合适的作业调入内存,并为其分配必要的资源,如内存空间。调度算法会根据系统特性、作业的优先级等因素决定接纳哪些作业,以及接纳的数量。在批处理和分时系统中,高级调度的目的是为了达到良好的系统性能和资源利用。然而,在实时系统中,由于对响应时间要求较高,通常不使用高级调度。
低级调度,又称进程调度,是最基础的调度层次,它的任务是从就绪队列中选择一个进程来执行。调度算法的选择直接影响系统的响应时间和系统效率。进程调度的运行频率非常高,因此算法必须简洁高效,以减少切换开销。
中级调度则在内存管理和调度之间起着桥梁作用,它可以将内存中暂时无法执行的进程挂起到外存,释放内存资源,当条件满足时再将进程重新调入内存,提高内存利用率和系统吞吐量。
处理机调度的目标包括提高资源利用率、保证公平性、保持系统平衡以及强制执行系统策略。在不同的系统环境下,比如批处理系统追求的是平均周转时间和系统吞吐量,分时系统更关注响应时间,而实时系统则要求满足严格的截止时间和可预测性。
作业调度算法有很多种,如先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、高响应比优先(HRN)等。每种算法都有其适用场景,例如FCFS简单公平,但可能导致长作业等待时间过长;SJF则倾向于优先执行短作业,但可能会导致长作业饿死;HRN试图结合两者的优点,同时考虑等待时间和执行时间。
处理机调度是操作系统核心功能之一,它涉及多个层次的决策,以实现高效、公平和策略性的资源分配,满足各种系统需求。理解并掌握这些调度机制对于优化系统性能和提升用户体验至关重要。