嵌入式系统及应用：操作系统6-处理机调度.ppt

嵌入式系统中的处理机调度是操作系统核心功能的一部分，它涉及到如何有效地管理和分配系统资源，尤其是处理机（CPU）。处理机调度的目标是在多道程序环境中，解决多个进程对处理机的争用，确保系统的公平性、高效性和响应速度。 处理机调度主要包括三个层次：高级调度、中级调度和低级调度。高级调度，又称作业调度，主要负责从外部存储的作业队列中选择进程调入内存，并创建进程控制块（PCB），然后将其插入就绪队列。这种调度通常在批处理系统中出现，其调度策略可能包括先来先服务（FCFS）或短作业优先等。 中级调度则涉及内存管理，通过将内存中的进程换出到外部存储以释放内存资源，当需要时再将进程换入内存，以提高系统吞吐量和内存利用率。这在交互式系统中尤其重要，因为它允许系统快速地在运行的进程和外存中的进程之间切换。 低级调度，也称为进程调度或微观调度，是最频繁执行的调度层次。它根据调度算法选择一个就绪进程并分配处理机，可以是非抢占式的（一次分配直到进程结束）或抢占式的（依据优先级、时间片等原则）。抢占式调度可以提供更好的响应时间和系统效率，但实现起来更为复杂。 进程调度的主要任务是按照预设的调度算法从就绪队列中选择进程，分配CPU使用权。调度算法的选择应兼顾公平性、资源利用率、响应时间和系统吞吐量。常见的调度算法有：先进先出（FIFO）、最短CPU执行期优先（SJF）、最高优先级优先（HPF）以及轮转法（RR）等。其中，FIFO简单但可能导致长时间等待的进程优先级降低，SJF能提供较好的性能但需要预测进程执行时间，HPF适用于有优先级需求的场景，而RR则在交互式系统中常用，通过时间片分配确保所有进程都能得到一定执行机会。 衡量调度性能的关键指标包括周转时间（作业从提交到完成的时间总和）、响应时间（用户请求到系统响应的时间）以及CPU-I/O执行期。周转时间越短，响应时间越快，表明调度性能越好。此外，还需要考虑系统的吞吐量（单位时间内完成的作业数量）和处理机利用率，以确保系统的整体效率。 在选择调度方式时，需要同时考虑用户需求（如响应时间、截止时间保证）和系统需求（如吞吐量、资源平衡）。不同的调度策略在不同类型的系统中会有不同的效果，例如，在交互式系统中，快速响应时间更为重要，而在批处理系统中，则更注重系统吞吐量。 处理机调度是操作系统设计中的关键环节，其目的是优化资源分配，提高系统效率，同时确保用户交互的满意度。调度算法的选择和实现直接影响到系统的整体性能和用户体验。在嵌入式系统中，由于资源有限，合理的处理机调度显得尤为重要，它关系到系统的稳定性和可靠性。