26、操作系统调度与内存管理全解析

操作系统调度与内存管理全解析

1. 多用户系统与调度基础

在多用户系统中，多个用户可通过终端同时访问系统，操作系统会以短时间片或计算量子来交错执行每个用户程序。若有 n 个用户同时请求服务，每个用户平均只能获得计算机有效速度的 1/n（不计操作系统开销）。不过，由于人类反应时间相对较慢，设计良好的系统响应时间应与专用计算机相当。

批处理多道程序设计和分时系统都采用了多道程序设计，它们的主要区别如下表所示：
| 比较项 | 批处理多道程序设计 | 分时系统 |
| — | — | — |
| 主要目标 | 最大化处理器利用率 | 最小化响应时间 |
| 操作系统指令来源 | 作业附带的作业控制语言命令 | 终端输入的命令 |

多道程序设计的关键在于调度，通常涉及四种类型的调度：
| 调度类型 | 说明 |
| — | — |
| 长期调度 | 决定将哪些程序纳入待执行进程池 |
| 中期调度 | 决定增加部分或全部位于主内存中的进程数量 |
| 短期调度 | 决定处理器将执行哪个可用进程 |
| I/O 调度 | 决定可用的 I/O 设备将处理哪个进程的待处理 I/O 请求 |

2. 进程概念与调度类型详解

进程这一术语最早由 20 世纪 60 年代 Multics 操作系统的设计者使用，它比作业更具通用性。进程有多种定义，例如正在执行的程序、程序的“活跃灵魂”以及被分配处理器的实体。

2.1 长期调度

长期调度器决定哪些程序可进入系统进行处理，从而控制多道程序设计的程度（内存中进程的数量）。作业