操作系统中的处理机调度：层次与队列模型解析

"本文主要介绍了操作系统中的处理机调度功能，包括调度的三个层次：高级调度、中级调度和低级调度，以及处理机的调度队列模型。内容涵盖了作业调度、进程调度、交换调度的作用和各自的特点，同时提到了两种处理机调度队列模型：仅有进程调度的模型和具有两级调度的模型。" 操作系统中的处理机调度是其核心功能之一，它涉及到如何有效地分配CPU资源给不同的进程，以提高系统效率和响应时间。调度功能不仅需要记录所有进程的运行状态，而且在进程出让CPU或被调度程序剥夺执行权时，需要选择合适的进程进行CPU分派，并完成上下文切换，确保系统能平滑地执行各个进程。 处理机调度分为三个层次： 1. 高级调度（Long-term Scheduling，作业调度）：主要负责从磁盘上的作业队列中选择合适的作业放入内存，创建对应的进程。这一层次的调度通常考虑作业的到达时间、预计运行时间等因素，旨在优化系统的整体资源利用率和周转时间。 2. 中级调度（Medium-term Scheduling，交换调度）：根据系统的当前负载情况，决定哪些进程应该被换出到外存，哪些进程应该被换入内存。中级调度的主要目的是平衡内存使用和进程的执行效率，减少I/O等待时间。 3. 低级调度（Short-term Scheduling，进程调度）：是最频繁进行的调度，它从就绪队列中选择一个进程分配CPU，通常基于某些策略如先来先服务（FCFS）、短进程优先（SPF）、时间片轮转（RR）等。低级调度直接影响系统的响应时间和公平性。 处理机调度队列模型有以下两种： 1. 仅有进程调度的模型：在这种模型中，进程调度是最基本的层次，系统只有一个就绪队列，当时间片用完或进程完成时，会进行进程调度，选择新的进程运行。 2. 具有两级调度的模型：这种模型包括高级调度和低级调度，其中还可能包含中级调度。高级调度从后备作业队列中选择作业放入内存，中级调度根据系统负载决定内存中的进程数量，而低级调度则负责在就绪队列中选择进程运行。 这些调度层次和模型的选择和设计，对于实现批处理、分时、实时等不同类型的操作系统至关重要，它们共同确保了系统能够高效、公平地处理各种任务和用户请求。理解并优化处理机调度策略，对于提升操作系统的性能和用户体验具有重大意义。