现代操作系统课件：Chapter2-Scheduling.ppt

操作系统中的调度是管理和控制计算机系统资源分配的关键环节，特别是处理器（CPU）资源的分配。在“现代操作系统课件：Chapter2-Scheduling.ppt”中，主要讨论了调度的基本概念、调度活动的分类以及不同类型的调度算法。 调度（Scheduling）是指决定哪个进程或线程应该获得执行资源，如CPU。它涉及对多个进程之间的权衡，以优化系统性能，确保公平性和响应速度。在多任务环境中，进程会经历七个状态：新、就绪、阻塞、阻塞挂起、就绪挂起和退出。新状态的进程刚刚创建，但还未被操作系统接纳为可执行进程；就绪状态的进程位于主内存中，等待CPU执行；阻塞状态的进程正在等待某个事件的发生，例如I/O操作完成；阻塞挂起和就绪挂起的进程则分别存储在辅助存储器中，等待被载入主内存或事件解决。 调度活动分为长期调度、中期调度和短期调度三个层次： 1. 长期调度（Long-term Scheduling）：决定哪些进程被允许进入系统进行处理，控制着多任务的程度。它试图保持处理器密集型和I/O密集型进程的平衡，以提高CPU利用率并减少所有进程同时阻塞的可能性。 2. 中期调度（Medium-term Scheduling）：基于管理多任务的需要，决定哪些进程应该换入或换出内存。这通常由内存管理软件执行，涉及到驻留集分配和负载控制，以优化内存使用和系统的响应时间。 3. 短期调度（Short-term Scheduling）：也称为CPU调度，它决定下一个执行的就绪进程。短期调度器是调度程序，负责将控制权从当前进程转移到另一个就绪进程，从而实现进程间的切换。 调度算法是实现这些调度策略的关键。常见的调度算法包括： - 先来先服务（FCFS, First-Come, First-Served）：按照进程到达的顺序进行调度。 - 短进程优先（SPF, Shortest Process First）：优先选择执行时间最短的进程，以降低平均周转时间和等待时间。 - 时间片轮转（Round Robin, RR）：将CPU时间划分为固定长度的时间片，每个进程在时间片结束时被强制切换。 - 优先级调度（Priority Scheduling）：根据进程优先级进行调度，优先级高的进程优先执行。 - 非抢占式优先级调度（Non-preemptive Priority Scheduling）：一旦高优先级进程开始执行，即使有更高优先级的进程到达，也不会立即抢占。 - 抢占式优先级调度（Preemptive Priority Scheduling）：高优先级进程可以随时抢占低优先级进程的CPU。 - 多级反馈队列（Multilevel Feedback Queue, MLFQ）：结合了时间片轮转和优先级调度，根据进程的行为动态调整其优先级和队列。 每种调度算法都有其优缺点，实际操作系统中会根据系统需求和目标选择合适的算法组合。例如，交互式系统通常倾向于短进程优先或时间片轮转，以保证用户响应的及时性，而批处理系统可能更适合采用FCFS或优先级调度，以优化系统吞吐量。 理解操作系统的调度机制对于优化系统性能、提高资源利用率至关重要。通过深入研究和选择合适的调度策略，可以有效地管理进程生命周期，确保系统的高效运行。