计算机操作系统 刘循 朱敏 文艺 第3章处理器调度

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1、计算机操作系统主讲:四川大学计算机学院刘循第3章处理器调度调度是系统将计算机资源分配给进程。在单道程序环境下，只有一个进程存在，计算机的所有资源由一个进程独占，没有资源竞争问题。在多道程序环境下，多个进程并发运行，各进程之间存在资源的相互竞争，特别是对处理器资源的竞争，从而影响到系统性能。处理器调度指在多道程序环境下将处理器分配给各进程。在处理器调度中，合理的调度算法能够提高处理器的处理能力和系统性能，满足用户需求。第3章处理器调度本章的主要内容如下：处理器调度的层次评价调度算法的准则处理器调度算法线程调度实时调度多处理器调度Windows2000/XP系

2、统的处理器调度3.1处理器调度的层次在内存中并发的进程之间构成的是一种竞争使用处理器的关系。低级调度将处理器分配给进程。低级调度受到内存中用户作业数的影响，处理器调度不只是低级调度问题，还与内存中能够接纳用户作业的个数有关，与作业调度有关，作业调度为高级调度。为了减轻内存的负担，外存作为内存的补充，进程可以在外存与内存之间对换。对换到外存的进程调入内存为中级调度，中级调度也会影响内存中进程的调度，处理器调度与中级调度有关。3.1处理器调度的层次处理器调度划分为3个层次：高级调度、中级调度和低级调度。进程调度是处理器调度的核心。用户作业从提交给系统开始，直到

3、运行结束退出系统为止，将经历高级调度、中级调度和低级调度。3.1.1高级调度1．作业及作业分类作业由一组统一管理和操作的进程集合构成，是用户要求计算机系统完成的一项相对独立的工作。作业可以是完成了编译、链接之后的一个用户程序，也可以是用各种命令构成的一个脚本。根据需要处理工作的类型，作业分为计算型作业和I/O型作业。在操作系统中，将需要CPU处理为主的作业称为计算型作业；将以I/O过程为主的作业称为I/O型作业。一般情况下，操作系统管理会对这两种作业进行区别对待：I/O为主的作业，由于等待I/O过程需要更多的时间，执行更慢；计算型为主的作业等待I/O过程需

4、要的时间更短，执行更快。3.1.1高级调度作业也可以按照提交方式不同分为批处理作业和终端型作业。在多道程序环境下，用户的批处理作业被提交到系统的磁盘上，以批处理后备队列的形式进行组织，这样的作业为批处理作业。批处理作业需要作业调度将后备队列上的作业调度到内存才能执行。对终端型作业用户通过终端登录到系统，直接将作业置于内存中。终端型作业不需要作业调度便能执行。3.1.1高级调度（续）作业调度按照操作系统预先规定的作业调度策略，从磁盘的作业后备队列中选择作业调入内存，为作业分配所需要的资源并建立与作业相对应的进程。当作业运行的准备工作完成后，作业调度启动作业运

5、行。在作业运行结束后，作业调度归还并释放作业占用的资源，结束作业。作业调度也称为高级调度或长程调度。作业调度模型如图3.1所示。图3.1作业调度模型提交作业后备队列用户作业进程就绪队列处理器进程阻塞队列高级调度终端交互用户3.1.1高级调度（续）作业与进程之间存在着紧密的关系：一个作业可能由一个进程组成，运行在一个进程下；也可能由多个进程组成，运行在多个进程下。作业是计算机处理任务的实体，进程是计算机处理任务的执行体。没有作业，进程无事可做；没有进程，作业不能完成。一个作业中创建多少个进程，有多少个进程运行由作业的拥有者根据需要决定。一个系统能够接纳作业的

6、个数由系统的资源决定，特别是处理器和内存资源。一个系统能够接纳作业的个数称为系统的多道度，也称为系统的多道程序度。3.1.1高级调度（续）当内存中运行的作业太多时，会影响到系统的服务质量，影响到程序的正常执行。操作系统为了保证进入系统的用户作业能够顺利运行，会限制系统的多道度。当多道度达到限值时，只有完成一个作业后另一个作业才能进入。3.1.1高级调度（续）作业调度中操作系统需要完成的工作：确定作业的数据结构。操作系统为每个进入系统的作业分配一个与进程控制块（PCB）类似的作业控制块（JCB），作业控制块中包括的信息有：作业的名称、作业对资源的需求信息、作

7、业的资源使用信息、作业的控制方式、作业类型、作业优先级和作业状态。作业控制块是作业的标志，存在于作业的整个过程中，只有作业完成或退出系统时，作业控制块才被撤销。操作系统根据作业控制块中的信息对作业进行调度和管理。作业名称由用户提供，系统将其写到作业控制块中。3.1.1高级调度（续）作业对资源的需求信息包括估计作业执行时间、作业最迟完成时间、作业要求的内存量、作业要求输入输出设备的类型和台数、作业要求的文件量和输出量，这些信息由用户提供。作业的资源使用信息包括作业进入系统时间、作业开始执行时间、作业已经执行时间、作业在内存中的地址、作业被分配的输入输出设备台

8、号，这些信息由操作系统写入。作业的控制方式分为联机和脱机两种，表示