操作系统知识——进程调度

本文介绍了进程调度的基本概念,包括可剥夺与不可剥夺两种调度方式,以及三级调度的概念。重点讲解了常见的调度算法如先来先服务、时间片轮转、优先级调度等,并详细解析了多级反馈调度算法的工作原理及进程优先级的确定方法。

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进程调度

进程调度方式是指当有更高优先级的进程来时,怎么分配CPU。调度方式分为:可剥夺、不可剥夺。

三级调度

  • 高级调度

  • 中级调度

  • 低级调度:又称“进程调度”,决定内存中的就绪进程哪个可以占用CPU

调度算法

  • 先来先服务

  • 时间片轮转

  • 优先级调度
    每个进程都拥有一个优先数,调度时选择优先数大的占用CPU
    静态优先级和动态优先级

  • 多级反馈调度
    1、设置多个就绪队列,赋予不同优先级。优先级越低的时间片越长。
    2、新进程进入内存后,先投入队列1,按照FCFS算法调度;若某进程在进程在队列1的一个时间片内为执行完则投入队列2的末尾。
    3、仅当较高优先级队列为空,才调度较低优先级队列中的进程执行。如果进程执行过程中有新进程进入较高优先级的队列,则抢先执行新进程,并把被抢先的进程投入原队列的末尾。

进程优先级的确定

对I/O型进程,让其进入最高优先级队列。
对计算型进程,每次都执行完时间片后进入更低优先级。
I/O完成时,提高优先级;时间片用完时,降低优先级。

好的,进程调度算法是操作系统中非常重要的一部分。常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、高响应比优先(HRRN)、时间片轮转(RR)等。下面是这些算法的 Python 实现: 1. 先来先服务(FCFS): ```python def FCFS(processes): waiting_time = 0 turn_around_time = 0 completion_time = 0 for process in processes: completion_time += process['burst_time'] turn_around_time += completion_time - process['arrival_time'] waiting_time += turn_around_time - process['burst_time'] return waiting_time / len(processes), turn_around_time / len(processes) ``` 2. 短作业优先(SJF): ```python def SJF(processes): processes = sorted(processes, key=lambda x: x['burst_time']) waiting_time = 0 turn_around_time = 0 completion_time = 0 for process in processes: completion_time += process['burst_time'] turn_around_time += completion_time - process['arrival_time'] waiting_time += turn_around_time - process['burst_time'] return waiting_time / len(processes), turn_around_time / len(processes) ``` 3. 高响应比优先(HRRN): ```python def HRRN(processes): waiting_time = 0 turn_around_time = 0 completion_time = 0 for i, process in enumerate(processes): if i == 0: completion_time = process['burst_time'] else: response_ratio_list = [] for j in range(i): response_ratio = (completion_time - processes[j]['arrival_time'] + processes[j]['burst_time']) / processes[j]['burst_time'] response_ratio_list.append(response_ratio) max_response_ratio_index = response_ratio_list.index(max(response_ratio_list)) selected_process = processes.pop(max_response_ratio_index) completion_time += selected_process['burst_time'] turn_around_time += completion_time - selected_process['arrival_time'] waiting_time += turn_around_time - selected_process['burst_time'] return waiting_time / len(processes), turn_around_time / len(processes) ``` 4. 时间片轮转(RR): ```python def RR(processes, time_slice): waiting_time = 0 turn_around_time = 0 completion_time = 0 while processes: for i in range(len(processes)): if processes[i]['burst_time'] > time_slice: completion_time += time_slice processes[i]['burst_time'] -= time_slice else: completion_time += processes[i]['burst_time'] turn_around_time += completion_time - processes[i]['arrival_time'] waiting_time += turn_around_time - processes[i]['burst_time'] processes.pop(i) break return waiting_time / len(processes), turn_around_time / len(processes) ``` 这里的 `processes` 是一个列表,其中每个元素是一个字典,表示一个进程的信息,如下所示: ```python processes = [ {'name': 'P1', 'arrival_time': 0, 'burst_time': 8}, {'name': 'P2', 'arrival_time': 1, 'burst_time': 4}, {'name': 'P3', 'arrival_time': 2, 'burst_time': 9}, ... ] ``` 在这个列表中,每个进程有一个名称、到达时间和执行时间。你可以根据自己的需要修改这些信息,来测试这些进程调度算法的实现。
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