操作系统第四章处理机调度.ppt

操作系统Operating System 北方工业大学计算机系 North China University of Technology Department of Computer 授课教师：宋丽华 Email：slh2g@126.com Tel: 五教1102 为什么要管理处理机? ★处理机是计算机中最宝贵的资源，处理机调度策略是否合适直接影响着计算机的性能。 ★在批处理系统用户一旦将作业提交就失去了对作业的控制，用户希望系统的周转时间尽量短。交互式系统中用户以交互方式工作，好象整个计算机都为一个用户工作，这时希望系统的响应时间快。 ★由此可以看出，不同的操作系统类型和用户要求，处理机的管理策略应该有所不同。 处理机调度存在什么问题? ★衡量系统调度策略好坏的指标是什么？ ★不同的系统用不同的策略？ ★在进行任务切换时处理机的环境要保存，这个动作需要系统开销，那么切换的频繁程度为多少合适，即处理机的时间片长短如何确定？ 第四章 处理机调度 衡量调度策略的指标 ★周转时间——一个作业从投入计算机到结束所使用的时间。 ★吞吐量——在给定的时间内，一个计算机系统所完成的总的工作量。 ★响应时间——从用户向计算机发出指令到计算机将结果返回给用户需要的时间。 ★设备利用率——主要指输入输出设备的使用情况。 4.1 分级调度 ★操作系统中一个程序运行相关的概念：作业、进程、线程。它们是程序在计算机中不同运行阶段的不同体现，为此应该有不同的调度程序。 程序的各种状态及相应的调度方式 ★提交状态：一个作业从输入设备进入外存的过程叫做提交状态，这时的作业不能被调度。 ★后备状态：当一个作业的全部都已经进入了输入井，未运行之前叫做后备状态（收容状态）。 ★运行状态：作业调度程序从后备作业中选择一个作业到内存运行，并为它创建进程和分配资源。这些被选中的作业处于执行状态，执行状态的作业并不一定占用处理机，哪个进程占用处理机由进程调度程序决定。这个状态中还包括：就绪状态、执行状态和等待状态。 ★完成状态：当作业运行完毕后，它所占用的资源并未全部释放。 4.1 分级调度 ★处理机调度分四个级别 作业调度（高级）：按一定的原则从作业输入井中选择作业，为其创建进程、分配资源，当作业运行完毕后回收作业占用的资源。 交换调度（中级）：按某种策略将处于外存交换区的就绪进程调入内存、把内存中就绪状态或等待状态的进程调出内存。 4.1 分级调度 ★处理机调度分四个级别 进程调度（低级）：按某种策略选择一个就绪进程占用处理机，在确定了占用处理机的进程后，必须进行进程上下文切换，以便为运行进程准备好环境。 线程调度（微级）：负责各个线程的调度。 4.1 分级调度 ★作业与进程的关系 作业：用户向计算机提交任务的任务实体。 例如一次计算，一个控制过程。 进程：计算机为了完成用户任务实体而设置的执行实体，是系统分配资源的基本单位。 一个任务实体要有一个以上的执行实体，也就是说，一个作业总是由一个以上的进程组成。 第四章 处理机调度 4.2 作业调度 作业调度程序的功能 作业调度程序的目标和性能衡量 4.2.1 作业调度程序的功能 ★ 记录已经进入系统的各个作业的情况。作业调度要各个作业进入系统时的一些信息，并跟踪作业在运行中的状态变化情况。这些信息记录在作业控制块JCB，它建立和撤消都是由作业调度程序完成的。 ★ 选择作业。从输入井中选择符合“条件”的作业送到内存的作业缓冲区中，使这些作业的状态由“后备”状态变为“运行”状态。 4.2.1 作业调度程序的功能 ★ 为被选中的作业做执行前的准备。建立进程，分配作业运行需要的资源，如内存和外部设备。作业调度程序只能保证该作业具有使用处理机的资格，而不能分配处理机资源。 ★ 作业运行结束后的善后处理和资源回收。统计作业的运行时间，作业执行状态等信息的输出。撤消该作业的所有进程和该作业的JCB。 作业调度程序的处理流程 4.2.2 作业调度算法的目标和性能衡量 ★调度目标： 1）对所有的作业应该是公平合理的。 2）应使设备有较高的利用率。 3）单位时间内执行尽可能多的作业。 4）有快的响应时间。 4.2.2 作业调度算法的目标和性能衡量 ★周转时间=作业完成时间 – 作业提交时间。 Ti = Tei – Tsi ★平均周转时间： 注意： ★一个作业的周转时间说明了它在系统内部停留的时间，应该包括两部分：等待时间和执行时间。 Ti = Twi + Tri ★ Twi：是作业由后备状态到执行状态的等待时间，不包括作业进入执行状态后的等待时间。 ★ Tri ：是作业在执行状态的时间。