處理機管理PPT學習教案

1、會計學1處理機管理處理機管理1操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 主要內(nèi)容主要內(nèi)容第1頁/共27頁操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機管理處理機管理 2第2頁/共27頁3操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第3頁/共27頁4 操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機的多級調(diào)度處理機的多級調(diào)度 第4頁/共27頁5 宏觀調(diào)度 任務任務對存放在輔存設備上的大量作業(yè)，以一定的策略對存放在輔存設備上的大量作業(yè)，以一定的策略 進行挑選，分配主存等必要的資源，建立作業(yè)對應的進進行挑選，分配主存等必要的資源，建立作業(yè)對應的進 程，使其投入運行。程，使其

2、投入運行。 微觀調(diào)度 任務任務對進入主存的所有進程，確定哪個進程在什么時對進入主存的所有進程，確定哪個進程在什么時 候獲得處理機，使用多長時間。候獲得處理機，使用多長時間。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機的多級調(diào)度處理機的多級調(diào)度 第5頁/共27頁6 在分時系統(tǒng)或支持多任務并發(fā)執(zhí)行個人計算機操作系統(tǒng) 中，系統(tǒng)將用戶提交的任務處理為進程，一個進程又可 以創(chuàng)建多個子進程，形成可以并發(fā)執(zhí)行的多進程。 當處理機空閑時，以某種策略選擇一個就緒進程去運行， 并分配處理機的時間。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機的多級調(diào)度處理機的多級調(diào)度 第6頁/共27頁7 在支持多線

3、程運行的系統(tǒng)中，一個進程可以創(chuàng)建一個線 程，也可以創(chuàng)建多個線程。系統(tǒng)為進程分配它所需要的 資源，而處理機的分配單位則為線程。 當處理機空閑時，以某種策略選擇一個就緒線程去運行， 并分配處理機時間。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機的多級調(diào)度處理機的多級調(diào)度 第7頁/共27頁8 作業(yè)在整個活動期間有如下狀態(tài)。 作業(yè)已存放在磁盤上，等待調(diào)度。 作業(yè)進入主存開始運行。 作業(yè)計算完成開始，退出系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第8頁/共27頁9運行運行就緒就緒 完完成成等待等待后備后備作業(yè)作業(yè)調(diào)度調(diào)度作業(yè)作業(yè)調(diào)度調(diào)度執(zhí)行執(zhí)行操作系統(tǒng)的資源管理操作

4、系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第9頁/共27頁10 建立作業(yè)控制塊jcb (job control block)。作業(yè)控制塊記 錄了每個作業(yè)類型、狀態(tài)、資源請求及分配情況。 為選中的作業(yè)分配所需要的系統(tǒng)資源。 收回該作業(yè)所占用的全部資源，撤消作業(yè)控制塊以及 與該作業(yè)有關(guān)的全部進程資源。 操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第10頁/共27頁11資源要求資源要求 估計執(zhí)行時間、最遲完成時間、要求的主存量、要求外設的類型及 臺數(shù)、要求文件量和輸出量 進入系統(tǒng)時間、開始執(zhí)行時間、已執(zhí)行時間、主存地址、外設臺號 操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)

5、調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第11頁/共27頁12 一個作業(yè)提交給計算機系統(tǒng)到該作業(yè)的結(jié)果返回給用戶所需要的時間。定義定義 ti = tci - tsi ti作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時間 tsi作業(yè)i的提交時間 tci作業(yè)i的完成時間意義意義 說明作業(yè)說明作業(yè) i 在系統(tǒng)中停留時間的長短在系統(tǒng)中停留時間的長短平均周轉(zhuǎn)時間平均周轉(zhuǎn)時間 t = 采用平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間衡量作業(yè)調(diào)度算法 性能的好壞。niti1n1操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第12頁/共27頁13定義：定義：一個作業(yè)的周轉(zhuǎn)時間與其運行時間的比值 wi =意義意義 說明作業(yè)說明作業(yè) i 在系統(tǒng)中相對等待時間在系統(tǒng)中

6、相對等待時間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 w = tritiniwi1n1操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第13頁/共27頁14策略：策略：按作業(yè)來到的先后次序進行調(diào)度。 特點：特點： 簡單，易實現(xiàn)。討論：討論：先來先服務調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 先來先服務調(diào)度算法(FCFS)作業(yè) 提交時間 執(zhí)行時間 開始時間 完成時間 周轉(zhuǎn)時間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 1 8.00 2.00 2 8.500.50 3 9.00 0.10 4 9.50 0.20 8.00 10.00 2.00 1 10.00 10.50 2.00 4 10.50 10.60 1.60 16

7、 10.60 10.80 1.30 6.5 平均周轉(zhuǎn)時間 t = 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 w =1.7256.875操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第14頁/共27頁15策略：策略：按作業(yè)請求運行的時間長短進行調(diào)度。 特點：特點： 易實現(xiàn)，系統(tǒng)吞吐量高。討論：討論：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時間與帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 先來先服務調(diào)度算法(FCFS)作業(yè) 提交時間 執(zhí)行時間 開始時間 完成時間 周轉(zhuǎn)時間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 1 8.00 2.00 2 8.500.50 3 9.00 0.10 4 9.50 0.20 平均周轉(zhuǎn)時間 t = 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 w = 8.00 10.00

8、 2.00 1 10.30 10.80 2.30 4.6 10.00 10.10 1.10 11 10.10 10.30 0.80 4 1.555.15操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度 第15頁/共27頁16 優(yōu)先調(diào)度優(yōu)先調(diào)度 就緒隊列按進程優(yōu)先級高低排序先來先服務先來先服務 就緒隊列按進程來到的先后次序排序操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第16頁/共27頁17 當一進程正在處理機上執(zhí)行時，若有某個更為“重要而緊迫”的進程需要運行，系統(tǒng)如何分配處理機。 讓正在執(zhí)行的進程繼續(xù)執(zhí)行，直到該進程完成或發(fā)生某事件而進入“完成”或“阻塞”狀態(tài)

9、時，才把處理機分配給“重要而緊迫”的進程。 當“重要而緊迫”的進程一到，便暫停正在執(zhí)行的進程，立即把處理機分配給優(yōu)先級更高的進程。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第17頁/共27頁18什么是進程優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法什么是進程優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法 預先確定各進程的優(yōu)先數(shù)，系統(tǒng)把處理機的使用權(quán)賦予 就緒隊列中具備最高優(yōu)先權(quán)(優(yōu)先數(shù)和一定的優(yōu)先級相 對應)的就緒進程。優(yōu)先數(shù)的分類及確定優(yōu)先數(shù)的分類及確定 靜態(tài)優(yōu)先數(shù)靜態(tài)優(yōu)先數(shù) 在進程被創(chuàng)建時確定，且一經(jīng)確定后在整個進程運 行期間不再改變。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第18頁/共27頁19 靜態(tài)優(yōu)

10、先數(shù)的確定靜態(tài)優(yōu)先數(shù)的確定優(yōu)先數(shù)根據(jù)進程所需使用的資源來計算優(yōu)先數(shù)基于程序運行時間的估計優(yōu)先數(shù)基于進程的類型 動態(tài)優(yōu)先數(shù)動態(tài)優(yōu)先數(shù) 進程優(yōu)先數(shù)在進程運行期間可以改變。 動態(tài)優(yōu)先數(shù)的確定動態(tài)優(yōu)先數(shù)的確定進程使用CPU超過一定數(shù)值時，降低優(yōu)先數(shù)進程I/O操作后，增加優(yōu)先數(shù)進程等待時間超過一定數(shù)值時，提高優(yōu)先數(shù)操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第19頁/共27頁20什么是循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法什么是循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 當CPU空閑時，選取就緒隊列首元素，賦予一個時間 片，當時間片用完時，該進程轉(zhuǎn)為就緒態(tài)并進入就緒隊 列末端。 該隊列排序的原則是什么？該隊列排序的原則是什么？ p

11、cb1pcb2pcbnCPU完成完成操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第20頁/共27頁21簡單循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法簡單循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 就緒隊列中的所有進程以等速度向前進展。 q = t/n t 為響應時間，n為進入系統(tǒng)的進程數(shù)目q 值的影響值的影響?循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的發(fā)展循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的發(fā)展可變時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度多重時間片循環(huán)調(diào)度操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第21頁/共27頁22 運行運行首先選擇首先選擇 100ms 因因 IO 而等待而等待 高優(yōu)先高優(yōu)先 就緒就緒 低優(yōu)先低優(yōu)先 就緒就緒進程調(diào)度進程調(diào)度進程調(diào)度進程調(diào)度時間片到時

12、間片到請求請求I/OI/O完成完成其次選擇其次選擇 500ms操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第22頁/共27頁23運行狀態(tài)低優(yōu)先就緒狀態(tài)高優(yōu)先就緒狀態(tài)因I/O而等待狀態(tài)低優(yōu)先就緒隊列高優(yōu)先就緒隊列因I/O而等待隊列操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第23頁/共27頁24 優(yōu)先調(diào)度與時間片調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度算法優(yōu)先調(diào)度與時間片調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度算法當CPU空閑時，若高優(yōu)先就緒隊列非空，則從高優(yōu) 先就緒隊列中選擇一個進程運行，分配時間片為 100ms。當CPU空閑時，若高優(yōu)先就緒隊列為空，則從低優(yōu) 先就緒隊列中選擇一個進程運行，分配時間片為 500ms。 優(yōu)先照顧IO量大的進程；適當照顧計算量大的進程。操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第24頁/共27頁25運運行行因因 IO而等待而等待高優(yōu)先高優(yōu)先 就緒就緒低優(yōu)低優(yōu)先先 就緒就緒34512變遷1 變遷3 變遷1 變遷4 變遷2 變遷3 操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進程調(diào)度進程調(diào)度 第25