哈工大操作系统-L14CPU调度策略1

操作系统中的CPU调度是确保系统高效运行的关键组成部分，它决定了哪个进程可以在任何给定时刻占用处理器资源。本节主要探讨了三种基本的CPU调度策略：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）以及时间片轮转（RR），并分析了它们各自的特点和适用场景。 CPU调度的主要目标是平衡吞吐量、响应时间和周转时间。吞吐量是指单位时间内系统完成的进程数量，而响应时间是从用户请求到系统开始对请求做出响应的时间。周转时间则是从进程提交到完成的总时间。这三个指标之间存在矛盾：优化响应时间可能导致频繁的上下文切换，从而降低吞吐量；反之，提高吞吐量可能延长响应时间。 FCFS调度算法是最简单的策略，按照进程到达的顺序进行服务，具有直观性和公平性，但在处理短进程时效率较低，因为短进程可能会被长时间等待的长进程延误，导致平均周转时间较长。 SJF调度算法试图通过优先服务短进程来缩短周转时间。这种策略能有效地减少平均周转时间，但可能牺牲响应时间，因为它可能导致长进程长时间等待，甚至产生进程饥饿现象。此外，SJF对实时性要求高的任务并不友好，因为它不能保证紧迫任务的快速响应。 RR调度算法采用时间片轮转的方式，将处理器时间分割成固定长度的时间片，每个进程轮流获得一定时间的CPU执行。这种方式保证了所有进程在一定时间内都能获得执行，从而提供较短的响应时间，适合于交互式任务。然而，对于计算密集型的后台任务，频繁的上下文切换会增加系统开销，降低整体性能。 在实际操作系统中，往往需要结合这些策略，比如前台任务更适合RR以保证良好的响应时间，而后台任务则可能更适合SJF以优化周转时间。但同时，为了防止后台任务长期得不到执行，可能需要引入优先级调整或者动态时间片调整机制。例如，后台任务在等待一段时间后提升其优先级，或者后台任务执行时间过长时，适当减少前台任务的时间片，以避免前台响应时间过长。 总结来说，CPU调度策略的选择取决于系统的具体需求，如交互性、实时性以及任务的性质。在设计调度算法时，必须综合考虑各种因素，寻求最佳平衡点，以实现整体性能的最大化。后续的课程将进一步探讨如何设计更复杂的调度算法，以满足不同场景下的需求。