CPU调度：高级、中级与低级，调度策略与算法详解

OS期末复习目录1详细探讨了CPU调度的相关知识，这是操作系统设计和管理的核心部分。首先，调度主要分为三个层次：高级调度、中级调度（交换调度）和低级调度（进程或线程调度）。高级调度涉及外存作业的管理和内存资源分配，创建进程控制块（PCB），并将数据加载到内存；中级调度关注于进程在内存和外存之间的切换；低级调度则负责CPU的微观管理，从就绪队列中选择合适的进程或线程。 调度策略的时机非常重要，非抢占式调度发生在进程暂停或等待I/O操作，而抢占式调度则在时间片用完或遇到更高优先级任务时。调度准则包括提高CPU利用率、增大吞吐量、缩短响应时间和降低周转时间。常见的调度算法如FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、SRTF（最短剩余时间优先）、优先级调度和RR（轮转）等，各有优缺点，如RR可能导致上下文切换频繁。 在多处理器系统中，调度要考虑多处理器架构，如非对称或多处理器（CS架构）和对称多处理器（P2P架构）。处理器亲和性是优化性能的一种策略，确保线程尽量在一个特定的处理器上运行，从而减少数据传输开销。负载平衡则是将工作负载均匀分布在各个处理器上，避免某个处理器过载。 操作系统的基本功能包括文件管理、设备管理、进程管理和存储管理，这些都是CPU调度得以实现的基础。操作系统通过目态和管态的概念来区分用户和内核操作，用户在目态下执行常规任务，而内核（管态）负责执行特权操作，如系统调用和中断处理。在调度过程中，从用户态到内核态的切换需要特定的权限转换机制。 总结来说，CPU调度是操作系统的关键组成部分，它决定了系统资源的有效利用和用户体验。理解和掌握各种调度算法、时机选择以及处理器管理和负载平衡策略，对于深入理解操作系统原理和技术至关重要。