操作系统调度算法详解：从高级到低级

"选择调度方式和算法的若干准则，包括面向用户的周转时间短这一重要准则。周转时间由作业的等待时间加上执行时间组成，等待时间又分为驻外等待和驻内等待。调度算法是进程调度的核心，直接影响操作系统性能，涉及批处理、实时调度和多处理机调度。此外，还提到了作业调度、中级调度和低级调度的层次结构以及各自特点，如作业调度负责接纳作业，低级调度负责处理机分配，中级调度则涉及内存与外存的交换。作业状态包括进入、后备、运行和完成，而进程状态包括就绪、运行和阻塞。调度方式有非抢占和抢占式，抢占式通常基于时间片、优先权或短作业优先原则。" 在操作系统中，调度是确保系统高效运行的关键组成部分。调度算法的选择直接影响到系统的响应时间、周转时间、吞吐量和公平性等性能指标。周转时间是衡量系统效率的重要标准，尤其在批处理系统中，它表示作业从提交到完成的总时间，包括作业等待时间（分为驻外等待和驻内等待）和执行时间。驻外等待时间是指作业在等待被调入内存的时间，驻内等待调度时间则是指作业在内存中等待CPU的时间。 高级调度，即作业调度，主要负责决定哪些作业应当被调入内存，其决策直接影响到系统的多道程序度，过多或过少的内存作业都会降低系统效率。调度策略可能包括先来先服务（FCFS）、短作业优先等。低级调度，即进程调度，是操作系统内核的一部分，负责在就绪队列中选择下一个执行的进程，可采用非抢占式或抢占式策略，抢占式通常基于时间片、优先权和短作业优先原则，以提高系统响应性和实时性。 中级调度是为了提高内存利用率和系统吞吐量，通过换入换出机制，将暂时不需要执行的进程换到外存，空出内存供其他进程使用。这样，即使内存有限，也可以同时处理更多的进程。 作业、进程和线程之间存在一定的关系，作业是用户请求计算机执行的一系列工作，由一个或多个进程组成；进程是操作系统进行资源分配的基本单位，可以包含一个或多个线程。线程是执行路径，是CPU调度的基本单位，线程间的切换比进程切换更快，因此多线程在现代操作系统中广泛应用，尤其是在需要并发执行的任务中。 理解这些调度方式和准则对于优化操作系统性能、防止死锁以及设计高效能的系统至关重要。死锁是操作系统中的一种严重问题，其产生原因和必要条件、预防方法以及检测与解除策略也是操作系统设计者必须考虑的问题。