第三章 处理机调度与死锁（一）

3.1 处理机调度的层次和调度算法的目标

1.系统运行并不一定存在高级调度

批处理系统有作业调度，分时系统和实时系统不需要作业调度。

2.引入中级调度的主要目的是，提高内存利用率和系统吞吐量，根据条件将一些进程调出或再调入内存。

3.调度程序也是程序。

4.调度原则：

• 面向用户的准则；
• 面向系统的准则。

4.1 面向用户的准则

• 平均周转时间短
• 响应时间快
• 均衡性
• 截止时间的保证

4.2 面向系统的准则

• 系统吞吐量高
• 处理机利用率高

5.CPU处理时间Ts

周转时间T=Ts+Tw
带权周转时间W=T/Ts
平均带权周转时间和平均周转时间为n个作业求平均。

3.2 作业与作业调度

1.调度队列模型

• 仅有进程调度的调度队列
• 具有高级和低级调度的调度队列模型
• 同时具有三级调度的调度队列模型

1.1 仅有进程调度的调度队列模型

• 分时系统
• 调度处于就绪状态的进程
• 栈、树、无序链表
• 分时系统中把就绪进程组织成FIFO队列形式：按时间片轮转方式运行

1.2 具有高级和低级调度的调度队列模型

批处理系统中，还需要作业调度。

1.3 引入中级调度后，数据在内外存间互换。

就绪状态：分为内存就绪和外存就绪
阻塞状态：分为内存阻塞和外存阻塞

2.先来先服务调度算法

• 新作业只有当进程执行完或被阻塞才会执行。
• 有利于CPU繁忙型（利用CPU时间长）的作业，而不利于I/O繁忙（利用CPU时间短）的。
• 带权周转时间越高，则越不占优势。

3.高响应比优先调度算法

• 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间
  =响应时间/要求服务时间
• 等待时间越长，优先级越高。
• 同时到达的作业优先权相同，为1。

3.3 进程调度

1.调度程序的任务职能：调度和分派

• 记录系统中所有进程的有关情况（记录在PCB中）
• 确定分配处理机的原则（算法）
• 分配处理机给进程
• 从进程收回处理机
  3和4为保存、更新CPU现场（PCB中进程队列处理）。

2.进程调度描述工具：Gantt（甘特）图

3.调度进程

• 上下文切换程序
• 分配程序（分派器）
• 队列管理程序（排队器）

4.非抢占方式的进程调度时机：程序完成、发生某事件阻塞

5.抢占方式抢占时间点：作业完成时、作业阻塞时、新作业来时、时间片结束时（根据算法细节而定）

6.轮转法进程阻塞时，未用完时间片也要让出CPU。

7.抢占方式、优先权原则

问题描述：现有三个进程P1、P2、P3，优先级由高到低分别为P1、P2、P3，三个进程所需占用资源如下，请按资源角度为进程排序
P1：I/O2 30ms,CPU 10ms,I/O1 30ms,CPU 10ms,I/O2 10ms
P2：I/O1 20ms,CPU 20ms,I/O2 40ms
P3： CPU 30ms,I/O1 20ms

CPU就绪队列中按优先级排序。
I/O设备无资源抢占，无优先级。

3.4 实时调度

1.实时系统指系统能够在限定响应时间内提供所需水平的服务。

2.硬实时任务能满足实时任务对截止时间的要求。

3.软实时任务：联系着一个截止时间，但不严格，可偶尔错过，不会对系统造成大的影响。

4.最低松弛度优先LLF算法

• 抢占时间点：进程执行完、进程I/O阻塞、新进程出现时可能抢占、某进程松弛度为0时发生抢占（根据题意有时候如此，不同事件不同）
• 松弛度=必须完成时间-其本身的运行时间-当前时间
  =截止完成时间-还需执行时间-当前时间（时间实为时刻）
• 抢占与否与算法基本实现有关。

3.5 死锁概述

1.当进程处于死锁状态时，若无外力作用，它们都无法再向前推进。

2.资源分类

• 可剥夺性资源和非可剥夺性资源
• 永久性资源和临时资源

3.产生死锁的必要条件：

• 竞争资源
• 进程间推进顺序非法