計算機硬件---調度與死鎖

進程調度緣由及調度切換時機，進程調度方式與實現及各類調度算法的我的總結：

1.通常調度概念 1）什麼是調度 就是選出待分派的做業或進程。 操做系統管理了系統的有限資源，當有多個進程（或做業）發出請求要使用這些資源時，由於資源的有限性，必須按照必定的原則選擇進程（或做業）來佔用資源。這就是調度。

2）調度目的 1.控制資源使用者的數量 2.選取資源使用者 3.許可哪些使用者佔用資源 4.讓使用者直接佔用資源。

2、調度類型 一、高級調度(長程調度)。 即做業調度，選取輸入井中的做業，生成根進程。目的是控制使用系統資源的進程數。

二、中級調度（中程調度）。 指選取進程佔用內存或有資格佔用內存，又稱進程滾入滾出，中級調度將在存儲管理章節中介紹，有頁式調度、段式調度、段頁式調度等。

三、低級調度（短程調度） 指選取進程佔用處理機,又稱進程調度。 四、I/O調度 選取進程佔用I/O設備。

3、調度和狀態轉換 在許多系統中，調度被分爲三種：長程、中程和短程。 1）調度和進程狀態轉換

 

從狀態轉換的觀點： 一、長程調度（做業調度）就是將一個或一批做業從後備狀態變爲運行狀態。一個做業一旦被高級調度選中，即可得到所須要的基本內存和設備資源，並被裝入內存，此後就以進程形式參與併發執行，與其它進程競爭CPU。

從狀態轉換的觀點： 二、中程調度就是將進程從活動態變爲靜止的掛起態，或者將進程從掛起態變爲就緒或阻塞態。 三、短程調度就是將某個進程從就緒態變爲(在CPU上運行的)執行態。

2）調度的層次（調度做用的嵌套關係）

 

 

 

3）三級調度示意圖 調度從根本上講，是要使隊列延遲的時間最小，並優化系統的執行效率

 

 

 

 

 

 

 

4.1.2做業調度的功能

①記錄系統中各個做業的狀況。 ②按照某種調度算法從後備做業隊列中挑選做業，即決定接納多少個做業進入內存和挑選哪些做業進入內存。

③爲選中的做業分配內存和外設等資源。 ④爲選中的做業創建相應的進程，並把該進程放入就緒隊列中。 ⑤做業結束後進行善後處理工做。如輸出必要的信息，收回該做業所佔用的所有資源，撤消與該做業相關的所有進程和該做業的JCB 。

 

4.1.3進程調度的功能與調度時機 1、進程調度的功能 (1)保存現場(2)挑選進程(3)恢復現場

 

 

 

2、進程調度的時機 通常在下列事件發生後要執行進程調度。 （1）建立進程。 當進程建立時，要決定是運行父進程仍是子進程。 （2）進程終止。 （3）等待事件。 （4）中斷髮生。 （5）運行到時。

4.1.4進程調度的基本方式 1）非剝奪調度（非搶佔） 只有當處理機上的進程主動放棄處理機時，才從新調度。 2）剝奪調度（搶佔） 當進程運行時能夠被系統以某種原則爲由剝奪其處理機。

例：只有一部電話機，小李正在通電話，此時小張有急事也要打電話，此時小張的調度方式有兩種： 一種是非搶佔，即等待小李打完電話，本身再打電話。 另外一種是搶佔，不等小李通完電話，搶過話筒就撥打電話。

3）進程調度在覈心態進行。 ★CPU狀態有兩種，目態和管態。 管態——也稱核心態或系統態，系統程序在CPU上運行的狀態。 目態——用戶程序在CPU上運行的狀態。

 

 

 

4.2 調度算法 4.2.1 經常使用的調度算法

1. FCFS 誰先到就緒隊列就將處理機分給誰。 2. 短做業優先 取一個下次所需運行時間最短的做業(該算法能使平均等待時間最短)。

3. 優先級調度 選優先級最高的進程佔用處理機（優先級可動態改變）。 4.輪轉調度法 以先來後到的次序+ 時間片輪轉。

5.多隊列調度法 按屬性將就緒進程分類,不一樣類進程可有不一樣的調度算法。 6.多級反饋隊列調度法 設置多條就緒隊列,進程被調度執行後,在被剝奪或放棄處理機後而在就緒時，能夠改變其就緒隊列(見下圖）。

 

 

又一個多級反饋隊列調度算法的例子：使用優先權實現調度。作法以下：

（1）以優先級設置多隊列。 （2）各隊列的調度算法採用FCFS+時間片輪轉. （3）進程優先級升降原則是:等待太久升,輸入/輸出完成時升,運行完一個完整時間片降……

（4）進程最初進入就緒隊列以用戶初置優先級爲參數。 （5）開始調度時，先從最高優先權的就緒隊列（RQ0）開始選取一個進程，若是RQ0空，則檢查RQ1，如此下去。見下圖示：

 

 

4.2.2 調度策略的討論

1、調度性能評價準則 一、CPU利用率。 二、吞吐率。即每單位時間所完成的做業數目。 三、週轉時間。即從做業提交直至完成這一做業的時間間隔。

四、等待時間。即做業在就緒隊列中等待所花的時間。 五、響應時間。即從做業提交到首次產生回答信息之間的時間。

2、主要的調度算法 下面以表所示的進程集做爲範例討論不一樣的調度策略。 到達時間：進程或做業提交時間。 服務時間：進程要求服務的時間，或完成做業所需的時間。

 

1、FCFS調度策略（或先進先出）

 

 

 

 

 

 

 

FCFS策略更適合於長進程。例：

 

 

注：週轉時間=完成時間—到達時間 tq/ts ：帶權週轉時間=週轉時間/服務時間

（1）進程C的等待標準化時間是不能容忍的。它位於系統的總時間是它所需服務時間的100倍。不管什麼時候，一個長進程到後，一個短進程就會出現較長的等待。 （2）進程D的標準化等待時間尚可容忍，小於2.0。進程D的輪轉時間差很少是C的兩倍。

總結： FCFS（First Come First Served）即先來先服務，故它的本質是非搶佔的。它簡單易行，但調度性能較差，有可能使短的、重要的或緊迫的做業等進程長期等待，其實現過程容易，可採用FIFO隊列管理。