操作系统中的处理机调度层次解析

"CPU调度是操作系统中的核心功能之一，它涉及到如何有效地管理和分配处理器资源，以提高系统效率和响应时间。本资料主要介绍了处理机调度的三层结构，即高级调度、中级调度和低级调度，以及不同的调度队列模型。" 在计算机系统中，处理机调度扮演着至关重要的角色，它决定了哪些作业或进程能够获取到宝贵的CPU时间来执行。处理机调度可以分为三个层次： 1. 高级调度（作业调度）：这是长期调度，主要关注的是将批处理作业从磁盘的作业队列中选择出来，放入内存中运行。它的目标通常是优化系统的整体资源利用率和作业的周转时间。 2. 中级调度（交换调度）：在内存资源有限的情况下，中级调度负责决定哪些进程应该被换出到磁盘，以便为其他进程腾出空间。这有助于平衡内存资源的使用和系统负载。 3. 低级调度（进程调度）：也称为短期调度，其任务是在就绪队列中选择一个进程分配给CPU执行。低级调度直接影响系统的响应时间和吞吐量，是所有操作系统必须具备的功能。 调度队列模型有两种基本类型： 1. 只有进程调度的模型：在这种模型中，一旦进程的时间片用完或者完成，就会触发进程调度，将CPU分配给下一个就绪的进程。这种模型适用于简单系统，通常用于实时系统或单用户环境。 2. 具有两级调度的模型：这种模型引入了高级调度和低级调度，使得系统能够更好地管理批处理作业和交互式用户进程。高级调度从后备作业队列中选择作业进入内存，而低级调度则在内存中的进程间进行调度。此外，如果需要，中级调度可以介入，将进程换入换出以调整内存使用。 处理机调度的目标包括提高系统吞吐量、减少平均周转时间、缩短响应时间以及保证公平性。选择合适的调度算法是实现这些目标的关键，例如，可以使用先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、轮转法（RR）等策略。 在设计调度策略时，需要考虑的因素包括系统类型（批处理、分时、实时）、资源需求、作业特性以及用户满意度。通过理解这些调度层次和模型，操作系统设计师可以构建出高效、响应迅速且资源利用充分的系统。