进程调度：功能、原则与时机详解

进程调度是操作系统中的关键功能，它在多进程环境中起着决定哪个进程首先占用处理器的关键作用。主要涉及以下几个核心知识点： 1. 进程调度的功能： - **进程状态管理**：操作系统通过进程控制块（PCB）记录每个进程的状态，包括运行、就绪、阻塞等，以便进行调度决策。 - **调度策略与算法**：调度程序根据预先设定的调度方式和算法，如先来先服务、短进程优先等，决定哪个进程应该运行。 - **上下文切换**：进程调度不仅涉及选择进程，还包括将CPU上下文从一个进程转移到另一个进程的过程，这涉及到保存和恢复当前进程的状态。 2. 调度目标： - **公平性**：确保所有进程都有合理的机会使用CPU，避免长期独占。 - **CPU利用率**：最大化CPU的使用效率，使之保持繁忙状态。 - **响应时间**：缩短用户从输入到获取结果的时间。 - **周转时间**：衡量作业从提交到完成的时间，反映系统效率。 - **吞吐量**：单位时间内完成的任务数量。 - **简单性**：避免过于复杂的调度算法导致性能下降。 3. 调度时机： - **硬件中断**：例如时钟中断检查时间片，或I/O中断触发进程切换。 - **进程异常**：如错误处理可能导致进程终止或继续执行。 - **请求服务**：如进程请求I/O操作时，可能进入阻塞状态，此时可能会切换到其他进程。 4. 调度方式： - **非抢占式**（阻塞式）：进程一旦被选中，除非完成或阻塞，否则不会被其他进程抢占。 - **抢占式**（可剥夺）：即使正在运行的进程未完成，也可以根据预设原则（如时间片或优先级）将其暂停，切换到其他更高优先级的进程。 理解这些概念有助于我们深入分析和设计高效、公正的进程调度方案，以优化系统的性能和用户体验。