09-处理机管理-1.ppt

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1、第三章处理器管理本次课主要内容处理机调度调度性能评价标准进程调度算法进程调度时机与步骤常用调度算法处理器管理的任务在进程管理部分的设计中，目前我们已经完成了进程描述结构（PCB）的设计，以及进程创建、加载、同步、互斥、通信、终止等部分的设计，甚至考虑到了进程的死锁，但还有一个非常重要的工作至今没有涉及到，即进程的运行。所谓进程的运行，就是给进程分配处理器，也就是将进程调度到处理器上执行程序。在进程管理中，负责进程运行的部分称为进程调度，或CPU调度或处理器管理。处理器管理(处理机调度)处理机是计算机系统中的重要资源处理机调度算法对整个计算机系统的综合性能指标有重要影响可把处理

2、机调度分成三个层次：高级调度中级调度低级调度高级调度也称为作业调度或宏观调度高级调度的时间尺度通常是分钟、小时或天中级调度涉及进程在内外存间的交换，从存储器资源管理的角度来看，把进程的部分或全部换出到外存上，可为当前运行进程的执行提供所需内存空间。将当前进程所需部分换入到内存，指令和数据必须在内存里才能被处理机直接访问。低级调度也称微观调度，从处理机资源分配的角度来看，处理机需要经常选择就绪进程或线程进入运行状态，低级调度的时间尺度通常是毫秒级的。由于低级调度算法的频繁使用，要求在实现时做到高效处理机调度的三个层次作业调度在批处理时代，调度是以作业为单位的。因此，那时的处理器

3、管理又称为作业调度。作业调度的任务是：从处于后备状态的作业中选择一个作业，为其分配资源，让它进入主机运行。在同一时间内，系统中只有一个作业，该作业独占所有的系统资源，包括处理器。只有当一个作业结束后，作业调度程序才装入下一个作业。此时的作业调度程序非常简单，运行频率也很低，不存在作业切换，也不用担心处理器资源的回收问题。在此后的发展中，为了提高处理器的利用率，人们提出了多道程序的概念，允许在系统中同时存在多个作业。这时作业调度的任务是：从处于后备状态的作业中选择一个或一批作业，让它（它们）进入主机，为它们创建进程，准备运行。此时，作业调度的主要工作是选择作业、创建进程。为了充

4、分发挥资源的作用，应合理搭配作业，并控制系统中作业的数量。作业调度当然，进入主机的作业并不一定能够立刻运行，还需要另外一个调度程序为它们分配CPU，这就是CPU调度。所以，早期的操作系统要提供多个调度程序。作业调度又称为高级调度、宏调度、长调度等，它选择的作业具有了获得处理器的资格。CPU调度又称为低级调度、微调度、短调度等，它选择能够立刻投入运行的进程，并将处理器分配给它。两者的关系如下图：作业调度输入设备运行态就绪态封锁态内存输入井后备状态(外存)作业调度(高级)进程调度(低级)主机输出设备作业调度与CPU调度的关系作业调度与进程调度的关系功能不同作业调度是宏观调度，它从

5、外存中处于后备状态的作业中选择作业进入内存;进程调度是微观调度，它们将CPU分配给选中的就绪进程，作业首先经作业调度进入就绪队列，然后才有资格被进程调度程序选中分配CPU。执行的频率不同作业调度执行的次数很少，进程调度执行频繁。作业的概念主要用于批处理系统，这类系统的设计目标是最大限度地发挥各种资源的利用率和保持系统内各种活动的充分并行。作业调度的目标是合理搭配对资源具有不同需求的作业，使系统中各部分资源得到均衡使用。分时系统中，用户与系统直接交互，通过键盘、鼠标等直接创建和启动进程，不再需要作业调度。类似地，实时系统也不需要作业调度。下面主要考虑CPU调度（进程调度）的设计

6、问题。作业调度处理机调度（CPU调度）要解决的问题WHAT：按什么原则分配CPU—进程调度算法WHEN：何时分配CPU—进程调度的时机HOW：如何分配CPU—CPU调度过程（进程的上下文切换）性能评价标准确定调度策略时考虑的主要因素：1、应保证实现系统的设计目标。2、公平对待所有作业或进程。3、均衡使用资源，尽量使系统中各种资源都同时得到利用。4、兼顾响应时间和资源利用率。5、基于相对优先级，但避免无限延期。6、系统开销不应太大。进程调度算法确定算法的原则公平：保证每个进程得到合理的CPU时间高效：CPU保持忙碌状态，CPU利用率高响应时间：交互式系统，越短越好周转时间：使批

7、处理用户等待时间尽可能短吞吐量：批处理系统情况下，单位时间内处理的进程个数尽可能多算法的评价标准很多，而且有些是互相矛盾的。根据应用领域的不同，可以采用不同的评价标准。根据不同的评价标准，可以选出不同的调度算法。（1）响应时间。从提交请求到收到第一个应答所需要的时间。用户的请求是由进程处理的，因此：响应时间＝进程等待运行的时间＋产生第一个输出的时间。当然，在输出第一个应答以后，进程仍然可以继续运行，并产生其它输出。性能评价标准好的调度算法应使进程等待运行的时间尽可能地短，也就是说，应尽快地将用户的请求递