处理器调.pptx
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1、2.7.1 处理机调度的层次作业从进入系统成为后备作业开始,直到运行结束退出系统为止,需经历不同级别的调度。高级调度 中级调度 低级调度处理器三级调度模型处理器低级调度高级调度完成超时挂起就绪队列挂起等待队列等待队列就绪队列等待事件交互式用户事件出现后备作业队列中级调度处理器两级调度模型等待事件事件发生进程完成后备作业队列 就绪 队列高级调度低级调度 等待 队列CPU时间片完2.7.2 选择调度算法的原则(1)l资源利用率 CPU利用率=CPU有效工作时间/CPU总的运行时间,CPU总的运行时间=CPU有效工作时间+CPU空闲等待时间。选择调度算法的原则(2)2响应时间 交互式进程从提交一个请
2、求(命令)到接收到响应之间的时间间隔称响应时间。使交互式用户的响应时间尽可能短,或尽快处理实时任务。这是分时系统和实时系统衡量调度性能的一个重要指标。选择调度算法的原则(3)3周转时间批处理用户从作业提交给系统开始,到作业完成为止的时间间隔称作业周转时间,应使作业周转时间或平均作业周转时间尽可能短。这是批处理系统衡量调度性能的一个重要指标。选择调度算法的原则(4)4吞吐率单位时间内处理的作业数。5公平性确保每个用户每个进程获得合理的CPU份额或其他资源份额,不会出现饿死情况。作业周转与平均周转时间如果作业i提交给系统的时刻是ts,完成时刻是tf,该作业的周转时间ti为:ti=tf-ts 实际上
3、,它是作业在系统里的等待时间与运行时间之和。为了提高系统的性能,要让若干个用户的平均作业周转时间和平均带权周转时间最小。平均作业周转时间 T=(ti)/n作业带权周转时间和平均作业带权周转时间如果作业i的周转时间为ti,所需运行时间为tk,则称wi=ti/tk为该作业的带权周转时间。ti是等待时间与运行时间之和,故带权周转时间总大于1。平均作业带权周转时间W=(wi)/n2.7.3 作业和进程的关系作业管理任务:一、是作业组织;二、是作业调度;三、是运行控制。作业和进程的关系 作业(JOB),作业步(Job Step),作业组织,作业的提交、收容、执行和完成。作业是任务实体,进程是完成任务的执
4、行实体;没有作业任务,进程无事可干,没有进程,作业任务没法完成。作业概念更多地用在批处理操作系统,而进程则可以用在各种多道程序设计系统。2.7.4 作业组织、调度和控制1批作业的组织和管理1)批作业的输入2)批作业的建立作业控制语言作业说明书作业控制块 作业控制块多道批处理操作系统具有独立的作业管理模块,必须像进程管理一样为每一个作业建立作业控制块(JCB)。JCB通 常 是 在 批 作 业 进 入 系 统 时,由Spooling系统建立的,它是作业存在于系统的标志,作业撤离时,JCB也被撤销。JCB的主要内容包括:(1)作业情况 (2)资源需求 (3)资源使用情况作业生命周期状态输入状态:后
5、备状态:执行状态:完成状态:批作业的调度(1)选择作业:(2)分配资源:(3)创建进程:(4)作业控制:(5)后续处理:作业调度与进程调度的关系 进程调度运行就绪等待输入状态后备状态完成状态预输入完成作业控制作业调度(选中并创建进程)作业调度(作业终止并撤离)SPOOLing作业预输入SPOOLing作业缓输出2 交互作业的组织和管理分时系统的作业就是用户的一次上机交互过程,可认为终端进程的创建是一个交互型作业的开始,退出命令运行结束代表用户交互型作业的中止。交互作业的情况和资源需求通过操作命令告知系统,分时用户逐条输入命令,即提交作业(步)和控制作业运行,系统则逐条执行并给出应答,每键入一条
6、或一组有关操作命令,便在系统内部创建一个进程或若干进程来完成相应命令。键盘命令有:作业控制类;资源申请类;文件操作类;目录操作类;设备控制类等。2.8处理器调度算法2.8.1 低级调度的功能和类型2.8.2 作业调度和低级调度算法2.8.3 实时调度算法2.8.4 多处理机调度算法 2.8.1 低级调度的功能和类型1 低级调度的主要功能 调度程序两项任务:调度和分派。调度实现调度策略,确定就绪进程/线程竞争使用处理器的次序的裁决原则,即进程/线程何时应放弃CPU和选择哪个来执行;分派实现调度机制,确定如何时分复用CPU,处理上下文交换细节,完成进程/线程和CPU的绑定和放弃的实际工作。调度机制
7、逻辑功能程序模块组成 队列管理程序:上下文切换程序:分派程序:2 低级调度的基本类型第一类称剥夺式:两种处理器剥夺原则,一是高优先级进程/线程可剥夺低优先级进程/线程,二是当运行进程/线程时间片用完后被剥夺。第二类称非剥夺式:2.8.2 作业调度和低级调度算法1先来先服务算法三个作业同时到达系统并立即进入调度:作业名/所需CPU时间:作业1/28,作业2/9,作业3/3。采用FCFS算法,平均作业周转时间为35。若三个作业提交顺序改为作业2、1、3,平均作业周转时间约为29。若三个作业提交顺序改为作业3、2、1,平均作业周转时间约为18。FCFS调度算法的平均作业周转时间与作业提交的顺序有关。
8、2最短作业优先算法(1)SJF算法以进入系统的作业所要求的CPU时间为标准,总选取估计计算时间最短的作业投入运行。算法易于实现,效率不高,主要弱点是忽视了作业等待时间。会出现饥饿现象。SJF的平均作业周转时间比FCFS要小,故它的调度性能比FCFS好。实现SJF调度算法需要知道作业所需运行时间,否则调度就没有依据,要精确知道一个作业的运行时间是办不到的。最短作业优先算法(2)四个作业同时到达系统并进入调度:作业名/所需CPU时间:作业1/9,作业2,作业3/10,作业4/8。SJF作业调度顺序为作业2、4、1、3,平均作业周转时间T=17,平均带权作业周转时间W=1.98。如果施行FCFS调度
9、算法,平均作业周转时间T=19,平均带权作业周转时间 W=2.61。3最短剩余时间优先算法(1)SRTF把SJF算法改为抢占式的。一个新作业进入就绪状态,如果新作业需要的CPU时间比当前正在执行的作业剩余下来还需的CPU时间短,SRTF强行赶走当前正在执行作业。称最短剩余时间优先算法此算法不但适用于JOB调度,同样也适用于进程调度。最短剩余时间优先算法(2)四个作业其到达系统/所需CPU时间如下:Job1-0/8,Job2-1/4,Job3-2/9,Job4-3/5。SRTF调度平均等待时间=6.5毫秒。SJF调度平均等待时间=7.75毫秒。J1 J2 J4 J1 J3015101726sho
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