第2章 进程与线程

2.2 处理机调度

2.2.1 调度的概念

1、为什么要进行处理机调度？

进程的数量一般大于处理机的数量，想要计算机高效工作，就需要按照策略执行进程。

2、什么是处理机调度？

按照合适的策略有序的执行进程，以达到计算机高效工作的目的。

2.2.2 调度的实现

进程调度过程：

请求调度事件 -> 运行调度程序 -> 进程切换（上下文切换）

进程调度方式：

1、非抢占调度方式（非剥夺方式）

2、抢占调度方式（剥夺方式）

不能进行进程调度的情况：

1、在处理中断的过程中。

2、进程在操作系统内核临界区中。

3、其他想要完全屏蔽中断的原子操作过程中（加锁、解锁）。

上下文切换的流程：

1、挂起一个进程，保存CPU上下文，包括程序计数器和其他寄存器。

2、更新PCB信息。

3、把进程的PCB移入相应的队列，如就绪队列，阻塞队列。

4、选择另一个进程执行，并更新其PCB。

5、跳转到新线程PCB中的程序计数器所指向的位置执行。

6、恢复处理机上下文。

2.2.3 评价调度算法的指标

1、CPU利用率

CPU的利用率 = CPU有效工作时间 /（CPU有效工作时间 + CPU空闲等待时间）

2、系统吞吐率

单位时间内CPU完成作业的数量。

3、周转时间

周转时间：指从作业提交到作业完成所经历的时间

（作业等待时间 + 在就绪队列中排队 + 处理机上运行 + IO操作）

带权周转时间 = 作业周转时间 / 作业实际运行的时间

4、等待时间

5、响应时间

指从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间。

2.2.4 调度算法

1、先来先服务（FCFS）调度算法

• 算法简单、但效率低
• 对长作业有利，但对短作业不利
• 有利于CPU繁忙型作业，不利于I/O繁忙型作业

2、短作业优先算法（SJF）调度算法

• 平均等待时间、平均周转时间最少
• 对长作业不利，会导致长作业长期不被调度（“饥饿”现象）
• 无法及时处理紧迫性作业

3、优先级调度算法

分为静态优先级和动态优先级。

优先级参照：

• 系统进程 > 用户进程
• 交互型进程 > 非交互型进程
• I/O进程 > 计算型进程

4、高响应比优先调度算法

响应比 = （等待时间 + 要求服务时间）/ 要求服务时间

优点：克服了“饥饿”现象

5、时间片轮转算法

注：一般先考虑非抢占式