《處理機調度》課件

處理機調度目錄CATALOGUE引言處理機調度概述先進先出調度算法最短作業(yè)優(yōu)先調度算法最短剩余時間優(yōu)先調度算法多級反饋隊列調度算法引言CATALOGUE01課程背景處理機調度是操作系統(tǒng)中的核心概念之一，它決定了多個進程或任務在處理機上的執(zhí)行順序。隨著多核處理器的普及，處理機調度在提高系統(tǒng)性能和資源利用率方面變得尤為重要。掌握處理機調度的基本概念、算法和策略。學會分析和比較不同調度算法的性能。理解不同調度算法的優(yōu)缺點和應用場景。培養(yǎng)解決實際問題的能力，為后續(xù)學習和工作打下基礎。課程目標處理機調度概述CATALOGUE02處理機調度是操作系統(tǒng)中用于決定哪些進程將獲得處理機時間的機制。確保所有進程都能獲得必要的處理機時間，以完成其任務并提高系統(tǒng)整體性能。定義目的定義按照進程到達的順序進行調度，先到達的進程優(yōu)先獲得處理機時間。先進先出（FIFO）根據(jù)進程的估計運行時間進行調度，運行時間短的進程優(yōu)先獲得處理機時間。短作業(yè)優(yōu)先（SJF）根據(jù)進程的優(yōu)先級進行調度，優(yōu)先級高的進程優(yōu)先獲得處理機時間。優(yōu)先級調度將處理機時間分配給一組進程，每個進程輪流獲得一個時間片，當時間片用完時，進程被移至就緒隊列尾部重新開始輪轉。循環(huán)輪轉（RR）調度算法分類響應時間從用戶提交請求到系統(tǒng)首次產(chǎn)生響應所用的時間。周轉時間從用戶提交請求到系統(tǒng)完成請求所用的總時間。等待時間進程在就緒隊列中等待的時間。吞吐量單位時間內完成的進程數(shù)。調度算法的性能指標先進先出調度算法CATALOGUE03先進先出調度算法（FIFO）是一種最早開發(fā)的作業(yè)調度算法。這種算法在作業(yè)或進程到達時，按照它們到達的先后順序進行排序，并按照順序進行處理。如果新的作業(yè)或進程到達，它將被放到隊列的末尾，等待當前正在運行的作業(yè)或進程完成后才能開始。在FIFO算法中，先到達的作業(yè)或進程將先獲得處理機。一旦一個作業(yè)或進程開始，它將一直運行直到完成。算法描述優(yōu)點實現(xiàn)簡單，因為只需要按照到達順序排序即可。此外，對于長作業(yè)或進程，由于它們可以連續(xù)占用處理機，因此可以充分利用處理機資源。缺點對于短作業(yè)或進程，由于它們必須等待前面的長作業(yè)或進程完成，因此等待時間可能會很長。此外，由于沒有考慮到作業(yè)或進程的特性（如優(yōu)先級、緊迫性等），因此可能無法實現(xiàn)最優(yōu)的資源利用率。算法優(yōu)缺點當系統(tǒng)中作業(yè)或進程的到達順序已知或者可以預測時，F(xiàn)IFO算法是一個不錯的選擇。例如，在批處理系統(tǒng)中，作業(yè)通常按照到達順序進行處理，因此FIFO算法可以很好地滿足需求。適用場景在實時系統(tǒng)中，由于作業(yè)或進程的到達時間和特性可能無法預測，因此FIFO算法可能不是最佳選擇。在這種情況下，可能需要考慮其他調度算法，如最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）或最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）等。不適用場景實際應用場景最短作業(yè)優(yōu)先調度算法CATALOGUE04按照作業(yè)的長度進行排序，優(yōu)先選擇最短的作業(yè)進行處理。每次調度時，從待調度的作業(yè)隊列中取出最短的作業(yè)進行處理。如果有多個作業(yè)長度相同，則按照它們到達的先后順序進行處理。算法描述能夠快速地處理完一批作業(yè)，因為優(yōu)先處理最短的作業(yè)。優(yōu)點對于長作業(yè)來說，等待時間可能會很長，因為短作業(yè)會優(yōu)先處理。缺點算法優(yōu)缺點在一些需要快速處理大量短作業(yè)的場景中，如批處理系統(tǒng)、實時系統(tǒng)等，最短作業(yè)優(yōu)先調度算法可以發(fā)揮很好的效果。在一些需要優(yōu)化系統(tǒng)吞吐量的場景中，如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等，也可以考慮使用最短作業(yè)優(yōu)先調度算法。實際應用場景最短剩余時間優(yōu)先調度算法CATALOGUE0503每次調度后，更新作業(yè)的剩余運行時間。01按照作業(yè)剩余運行時間由短到長的順序進行調度，優(yōu)先選擇剩余時間最短的作業(yè)。02當剩余時間相同時，按照作業(yè)到達時間的先后順序進行調度。算法描述算法優(yōu)缺點優(yōu)點能夠快速地完成作業(yè)，提高處理機的利用率。缺點對于長作業(yè)來說，可能會等待很長時間，導致其響應時間變長。VS適用于短作業(yè)優(yōu)先的場景，如批處理系統(tǒng)、實時系統(tǒng)等。不適用場景對于長作業(yè)較多的場景，如科學計算、大數(shù)據(jù)處理等，可能不是最優(yōu)選擇。適用場景實際應用場景多級反饋隊列調度算法CATALOGUE06多級反饋隊列調度算法是一種處理機調度算法，它將進程按照優(yōu)先級和到達時間先后分成多個隊列，并按照一定的調度策略從各個隊列中選取進程進行處理。算法原理根據(jù)進程的優(yōu)先級和到達時間，將進程分成多個不同的隊列，優(yōu)先級高的進程放在高級隊列，優(yōu)先級低的進程放在低級隊列。隊列劃分按照一定的調度策略，從各個隊列中選取進程進行處理。常見的調度策略有先進先出（FIFO）、最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）等。調度策略算法描述多級反饋隊列調度算法能夠根據(jù)進程的優(yōu)先級和到達時間進行合理的調度，避免了單一優(yōu)先級調度算法的局限性。同時，通過合理設置隊列級別和調度策略，可以更好地平衡系統(tǒng)負載和提高系統(tǒng)吞吐量。多級反饋隊列調度算法需要維護多個隊列，增加了系統(tǒng)的開銷。同時，對于優(yōu)先級的確定和隊列級別的設置需要有一定的經(jīng)驗和技巧，否則可能會導致系統(tǒng)性能的下降。優(yōu)點缺點算法優(yōu)缺點多級反饋隊列調度算法在操作系統(tǒng)中廣泛應用于處理機調度和任務管理。例如，Li