处理机调度详解：周转时间、吞吐率与调度算法

"第4章处理机调度 - 分级调度、作业调度、进程调度 - 调度算法 - 周转时间、吞吐率、响应时间 - 设备利用率" 在操作系统设计中，处理机调度是一个至关重要的环节，它决定了系统的效率和用户满意度。本章节主要探讨了分级调度的概念，包括作业调度、进程调度以及实时系统调度方法，并阐述了调度算法的评价标准。 首先，作业调度是处理机调度的第一层，也被称为宏观调度或高级调度。它的主要任务是对等待执行的作业进行选择，这些作业通常存储在外存的输入井中。作业调度根据一定的策略（如FCFS、短作业优先、优先级调度等）选取部分作业放入内存，并分配必要的资源，包括内存空间和输入输出设备，然后创建对应的进程。一旦作业完成，作业调度还会负责回收系统资源。 接着是交换调度，也就是中级调度。这一级别的调度主要关注内存资源的高效利用，通过将不活跃的进程换出到外存的交换区，为新的作业腾出内存空间。当这些进程需要再次执行时，中级调度会将它们重新调入内存。 再往下是进程调度，这是处理机调度中最频繁执行的部分。它决定了哪些就绪态进程可以获取处理机的使用权。进程调度通常采用不同的算法，如轮转(RR)、优先级调度、抢占式调度等。例如，文件中给出了RR调度算法的例子，当时间片q=1时，进程的完成时间、周转时间和带权周转时间都有所体现，这反映了调度策略对系统性能的影响。 周转时间是评价调度策略的一个关键指标，它从作业提交到作业完成所需的时间。周转时间的平均值可以帮助我们了解系统处理作业的整体效率。带权周转时间是周转时间与服务时间的比值，它提供了关于平均响应速度的量化信息。吞吐率则关注在特定时间内系统能完成多少工作，而响应时间是用户交互性的重要指标，尤其是对于交互式应用来说。 在实时系统中，调度策略更为严格，必须保证满足紧迫任务的截止期限。因此，实时调度方法会根据任务的优先级和截止时间来优化调度，以确保关键任务的及时执行。 总结起来，处理机调度是操作系统核心功能之一，涉及多个层次和多个目标。通过合理的设计和选择合适的调度策略，可以有效地提高系统资源的利用率，提升用户满意度，同时满足不同类型应用的需求。理解并掌握这些调度原理对于系统设计和优化至关重要。