处理机调度：多级调度与系统性能优化

嵌入式系统及应用中的操作系统6-处理机调度是一个核心议题，它在多道程序环境中扮演着至关重要的角色。处理机调度涉及到多个层面，旨在有效地管理有限的处理器资源，确保系统性能和响应速度。 首先，处理机调度的基本概念强调了在处理机数量有限而进程众多的情况下，如何通过调度算法动态地决定哪个进程应获得执行权。这个决策涉及到进程调度的三个关键问题：按什么原则（进程调度算法）决定CPU的分配，何时进行调度（调度时机），以及如何具体执行（CPU调度过程，包括进程上下文切换）。这三个层次的调度——高级、中级和低级，各有其特定的关注点和应用场景。 高级调度，也称为作业调度，主要关注内存的管理和大型作业的接纳。它决定了哪些外存作业会被调入内存并创建进程控制块（PCB），插入到就绪队列中。高级调度对于批处理和分/实时系统至关重要，它的调度策略如FCFS（先来先服务）或短作业优先，会直接影响系统的吞吐量和周转时间。如果接纳过多，可能导致系统效率降低；接纳过少则会延长等待时间。 中级调度，关注进程在内存与外存之间的交换，即内存资源管理，通过进程的换入换出优化内存使用，以支持当前运行进程的执行。这个层次的调度频率通常高于高级调度，但低于低级调度。 低级调度，又称微观调度，主要负责处理机的具体分配，如决定哪个进程或线程进入运行状态。非抢占式调度方式如Windows 3.x可能导致实时性较差，而抢占式调度则可以利用时间片、优先权或短作业优先原则来保证响应速度。由于低级调度的高频执行，效率和实时性成为关键考量。 进程调度是操作系统设计中的核心挑战，它决定了系统资源的有效利用，对系统的整体性能和用户体验有着深远影响。通过合理的设计和实现处理机调度算法，能够提升嵌入式系统的性能和稳定性，确保在各种多任务环境下的高效运行。