操作系统4、处理机

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1、四、处理机处理机调度和反死锁策略处理机调度的层次和调度算法的目标作业与作业调度进程调度实时调度死锁概述预防死锁避免死锁死锁的检测与解除处理机调度的层次长程调度对作业进行调度，适用于多道批处理系统。短程调度对进程进行调度，适用于多道批处理、分时和实时系统。内存调度用于提高内存利用率和系统性能。将需要等待的进程占用的内存资源交换至外存，将可以继续运行的进程需要的内存资源从外存中读入。处理机调度算法的共同目标资源高利用率：CPU和其他所有资源都尽可能地保持忙碌状态。公平性：合理地对各进程分配CPU时间，

2、避免出现某些进程长时间无法得到响应。平衡性：合理地调度计算型作业与I/O型作业，以保证各种资源使用的平衡性。批处理系统的目标平均周转时间短：周转时间包括等待时间和运行时间，周转时间与运行时间之比是带权周转时间。短作业优先。系统吞吐量高：吞吐量是指在单位时间内系统所完成的作业数。短作业优先。处理机利用率好：尽量少地切换作业、调度资源及等待。长作业、计算型作业优先。分时系统的目标响应时间快：响应时间=输入时间+运行时间+输出时间均衡性：响应时间的快慢与用户请求服务的复杂性相关，复杂任务的响应时间允许较

3、长。实时系统的目标截止时间的保证：对于硬实时任务，调度方式和算法必须严格确保截止时间的要求；对于软实时任务，调度方式和算法也应基本上能保证截止时间的要求。可预测性：根据系统特点，可预测未来一段时间内的处理目标，以提高实时性（如媒体播放中同时读取第i帧和第i+1帧）。处理机调度和反死锁策略处理机调度的层次和调度算法的目标作业与作业调度进程调度实时调度死锁概述预防死锁避免死锁死锁的检测与解除批处理系统中的作业及调度作业（Job）：批处理系统中进行调度的基本单位，包含程序、数据和作业说明书。系统根据说明

4、书控制程序运行。作业步（JobStep）：作业中包含的多个相关的加工步骤。作业步之间存在相互联系，如输入输出关系。作业控制块（JobControlBlock）：存放作业在系统中管理和调度所需的信息，由作业注册程序创建。批处理系统中的作业及调度作业运行的三个阶段和三种状态收容阶段（后备状态）：由作业注册程序建立作业控制块（JCB），作业进入硬盘中的后备队列。运行阶段（运行状态）：作业被作业调度选中进入就绪队列，获得资源并建立进程，直至运行结束。完成阶段（完成状态）：作业正常完成或异常终止。“终止作业

5、”程序负责撤销作业控制块、回收资源和输出运行结果。批处理系统中的作业及调度作业调度的主要任务根据JCB中的信息，检查系统资源能否满足作业需求，并按照一定的调度算法决定哪些作业由后备队列进入就绪队列。常见的调度算法有：先来先服务算法（First-ComeFirst-Served）短作业优先算法（ShortJobFirst）优先级调度算法（Priority-scheduling）高响应比优先算法先来先服务调度算法（FCFS）用于作业调度和进程调度，优先考虑最早进入等待队列的作业以及最先进入就绪队列的进

6、程。非抢占：进程占有CPU直到程序结束或I/O中断。优点：实现简单，有利于长作业。缺点：不利于短作业，平均等待时间长。短作业优先调度算法（SJF）优先考虑运行时间最短的作业。优点：平均等待时间短，有利于短作业。缺点：作业的运行时间无法准确估计，长作业可能长期得不到响应。估计作业时间的方法：由用户指定进程运行时间极限，如果超时则报错。优先级调度算法根据作业的紧迫程度定义优先级，优先级高的作业优先运行。优先级定义依据内部方式：完成时限、内存占用、文件占用、CPU与I/O时间比外部方式：重要性、出价金额

7、缺点：低优先级进程长期无法得到响应解决方案：定期提升等待进程的优先级高响应比优先调度算法先来先服务调度算法和短作业优先调度算法的折中方案。短作业以及等待时间长的作业都具有高优先级。处理机调度和反死锁策略处理机调度的层次和调度算法的目标作业与作业调度进程调度实时调度死锁概述预防死锁避免死锁死锁的检测与解除进程调度的目的当多数进程的I/O区间较长、CPU区间较短时，加快进程的整体完成速度。确保所有任务都能完成。确保所有任务能尽快完成。确保所有任务能在限定时间内完成。进程调度的任务保存即将切换出处理机的

8、进程信息：如多个通用寄存器中的内容等。选取一个切换入处理机的进程读取该进程的信息：将选中进程的进程控制块中有关处理机现场的信息，装入处理器相应的各个寄存器中，把处理器的控制权交予该进程，让它从上次的断点处恢复运行。进程调度机制排队器：将系统中所有就绪进程排成一个或多个队列分派器：从就绪队列中取出一个进程，与当前运行的进程进行上下文切换，并分配处理机。其间消耗的时间称为分派延迟。上下文切换器：保存当前进程的处理机寄存器内容，装入分派程序的处理机寄存器内容。通过使用多组寄存器和指针的方