操作系统是计算机系统的核心组成部分,负责管理和控制系统的硬件和软件资源,确保多个任务的高效、公平和有序执行。在操作系统中,处理机调度是一项至关重要的功能,它涉及到作业和进程的生命周期管理,包括作业的状态与处理流程、作业调度、以及进程调度。
作业的状态与处理流程分为四个阶段:提交状态、后备状态、运行状态和完成状态。当用户提交一个作业到系统,它处于提交状态。接着,作业的所有数据会被读取并存储在磁盘的作业队列中,此时作业进入后备状态。一旦被作业调度程序选中,作业会进入主存运行,即运行状态。当作业执行完毕,释放所有资源,它进入完成状态。
作业调度,又称为高级调度,是根据某种策略从磁盘的作业队列中选择作业放入主存。作业调度程序需要考虑作业的优先级、到达时间等因素,并为选中的作业分配内存资源,创建对应的进程,以及准备运行所需的各种表格。当作业运行结束,作业调度程序还需回收资源,输出结果,删除作业控制块(JCB)和进程控制块(PCB)。
中级调度,它的目标是动态地调整系统的负载,通过挂起和解除挂起进程来控制主存的使用。挂起意味着将进程的内存状态保存到磁盘,让出主存空间给其他进程;解除挂起则是将进程从磁盘重新加载回主存,使其能继续执行。
低级调度,又称进程调度,负责在就绪队列中的进程之间进行快速切换。它依据特定的调度算法,比如FCFS(先来先服务)、SJF(最短作业优先)、Priority(优先级调度)等,将处理机分配给下一个要运行的进程。进程调度程序常驻内存,是操作系统内核的重要组成部分。
作业调度和进程调度之间的关系紧密,作业调度为系统引入新的执行单元(进程),而进程调度则负责在活跃的进程中分配处理机时间。作业调度通常以作业为单位,而进程调度更关注单个进程的执行。
操作系统通过多级调度策略有效地管理大量的作业和进程,确保系统资源的合理分配和高效利用,从而提高系统的整体性能和响应速度。了解这些调度机制对于理解和优化操作系统至关重要,尤其是在多用户、多任务的现代计算环境中。