处理机调度---基本概念

处理机调度：多道程序环境下，动态的把处理机分配给就绪队列中的一个进程使之执行。
作用：提高处理机的利用率、改善系统性能，很大程度上取决于处理机调度的性能。

1. 处理机调度的层次
   作业进入系统驻留在外存的后备队列上，再至调入内存运行完毕，可能要经历下述三级调度:
   （1） 高级调度（长程调度、作业调度）
   将外存的后备队列的进程调入内存，为他们创建进程、分配必要的资源，并将它们放入就绪队列。

   作业调度的主要任务：
   接纳多少作业——取决于多道程序度
   接纳哪些作业——取决于采用的调度算法

   注：系统运行并不一定存在高级调度的情况：
   批处理系统：作业进入系统后先驻留外存，故需要有作业调度。
   分时系统：为及时响应，作业由终端直接送入内存，故不需作业调度。
   实时系统中，通常也不需作业调度。
   （2）中级调度（内存调度）
   目的：提高内存的利用率和系统的吞吐量根据条件将一些进程调入或再调出内存（挂起和唤醒）
   （3） 低级调度（短程调度、进程调度）
   根据某种算法，决定就绪队列的哪个进程获取CPU。是最基本的一种调度，在三种基本OS中都有
   a.进程调度的任务
   ①记录系统中所有进程的有关情况（记录在PCB中）
   ②确定分配处理机的原则（算法）
   ③分配处理机给进程（保存、更新CPU现场）
   ④从进程收回处理机
   b.进程调度机制
   ①排队器（各类队列的排列次序）
   ②分派器（分配CPU给进程）
   ③上下文切换器：

   两对上下文切换：a、保存当前进程的上下文到PCB，装入分派程序的上下文 b、移出分派程序的上下文，装入新进程的CPU现场信息（方法：两组寄存器，一组供系统态使用，另一组供应用程序使用）
   c.进程调度方式及其比较：
   * 非抢占方式（Non-preemptive Mode）
   一旦处理机分配给某进程，该进程一直执行。决不允许其他进程抢占已分配运行进程的处理机。
   * 抢占方式（Preemptive Mode）
   允许调度程序根据某种原则，暂停某个正在执行的进程，将处理机重新分配给另一进程
   比较：
   

2. 三种调度的频率和复杂度
   进程调度：运行频率最高，算法不能太复杂，以免占用太多的CPU时间。分时系统通常10~100ms便进行一次。
   作业调度：一个作业运行完毕退出系统时即触发重新调度一个新作业入内存，周期较长，大约几分钟一次。因而也允许作业调度算法花费较多的时间。
   中级调度：运行频率基本上介于上述两种调度之间。
   

   ==》进程调度什么时候发生：
   ①正在执行的进程结束
   ②正在执行的进程阻塞
   ③正在执行的进程未完成转就绪（时间片完）
   ④就绪了更高优先级的进程（抢占式）

3. 选择调度算法的准则
   （1）面向用户的准则
   ①周转时间短： （针对批处理，作业从提交到完成所经历的时间）
   cup执行时间：Ts
   总的等待时间Tw=在后备队列中的等待+就绪队列上等待+阻塞队列中等待（等待I/O操作用时）
   周转时间 T=Ts+Tw
   带权周转时间 W= T/Ts （带权周转时间越大，优先级越高）
   作为用户：希望自己作业的周转时间最短
   作为计算机管理者：希望平均周转时间最短
   ②响应时间快：针对分时系统。用户输入一个请求（如击键）到系统给出首次响应（如屏幕显示）的时间
   ③均衡性：系统响应时间的快慢与用户所请求的复杂性相适应。
   ④截止时间的保证：针对实时系统的性能指标。开始截止时间和完成截止时间。任务必须按规定的时间开始或完成，调度方式和算法必须能保证该要求。
   ⑤优先权准则：三大基本OS在调度算法的选择时都可遵循。可以使关键任务达到更好的指标。
   （2）面向系统的准则
   *系统吞吐量高：批处理系统的重要指标。
   单位时间内所完成的作业数，跟作业本身（与作业平均长度密切相关）和调度算法都有关系；
   *处理机利用率好(主要针对大中型主机)
   *各类资源的平衡利用(主要针对大中型主机)

   不同系统需求各有侧重
   a.批处理系统：平均周转时间短，系统吞吐量高，处理机利用率好
   b.分时系统：响应时间快，均衡性
   c.实时系统：截至时间的保证，可预测性