处理机调度：进程调度策略与算法解析

"这篇文档是关于操作系统中的处理机调度，主要涵盖了作业调度、中级调度和进程调度这三种调度层次，以及各种调度算法的探讨。" 操作系统中的处理机调度是核心功能之一，它决定了如何有效地分配处理器资源给等待执行的进程。调度主要分为三个级别： 1. **作业调度**：这是最基础的调度层次，主要在批处理操作系统中使用，频率相对较低。作业调度负责从外部存储的后备队列中挑选作业，根据作业控制块的信息评估资源需求，并创建进程放入就绪队列，准备执行。常见的作业调度算法有先来先服务（FCFS）和短作业优先（SJF）等。 2. **中级调度**：为了提高内存利用率和系统吞吐量，中级调度介于作业调度和进程调度之间。它管理内存和外存之间的进程交换，执行进程的换入换出操作。这在批处理、分时和实时系统中尤为重要。 3. **进程调度**：这是执行频率最高的调度层次，常见于各种类型的操作系统。进程调度从就绪队列中选取下一个进程，决定哪个进程应该获取处理机。它的目标是优化系统的性能和响应时间。常见的进程调度算法包括FCFS、短进程优先（SPF）、高优先权优先（HPF）和时间片轮转（RR）等。 处理机调度的目标通常包括以下几个方面： - **周转时间短**：从作业提交到完成的总时间。 - **平均周转时间**：所有作业的周转时间总和除以作业数量。 - **带权周转时间**：周转时间与实际服务时间的比例，衡量效率。 - **响应时间快**：对于交互式系统，用户输入后得到响应的时间。 调度算法的选择需考虑系统的目标和类型。例如，非抢占式调度不允许正在执行的进程被中断，而抢占式调度则允许高优先级的进程随时中断低优先级进程。不同的调度策略会影响系统的性能，如FCFS简单但可能导致长进程等待，而SJF和HPF可以减少等待时间，但可能忽视了交互性。 在设计调度算法时，通常会遵循一些准则： - **面向用户的准则**：如平均带权周转时间最小化，提供更好的用户体验。 - **公平性**：确保所有进程都有执行的机会，避免饥饿现象。 - **可预测性**：在实时系统中，调度算法需要保证任务的截止时间。 理解并掌握这些调度层次和算法对于理解和优化操作系统的性能至关重要。不同的调度策略在不同场景下的表现差异，使得操作系统设计者需要根据实际需求进行选择和定制。