优化调度策略：基于优先级的处理机调度详解

在第10讲中，我们将深入探讨基于优先级的处理机调度算法，这是一种在操作系统中广泛使用的调度策略。该方法的核心思想是根据作业的优先级决定其被CPU执行的顺序，优先级高的作业优先获得CPU资源。处理机调度在操作系统中至关重要，尤其是在CPU数量少于系统进程数的情况下，确保资源的有效利用。 优先级调度有两种设定方式：外部优先级和内部优先级。外部优先级由用户在提交作业时自行指定，可以根据任务的急迫性或者付费意愿来设置，优先级越高，通常意味着费用越高。而内部优先级则是由操作系统动态计算，可能考虑的因素包括作业的运行时间、等待时间、作业类型以及特定调度算法如短进程优先调度（SJF，Shortest Job First）和高响应率优先调度（HRRF，Highest Response Ratio First）。 在讨论处理机调度时，我们需要注意作业的类型，它可以分为手工控制和自动控制两种。手工控制作业，如编程作业，由用户直接管理每个步骤；而自动控制作业，如批处理作业，由系统按照预设的命令结构、作业说明书或shell脚本进行执行。 处理机调度涉及两个关键方面：调度时机和CPU分配。调度时机一般在系统空闲或新任务到达时进行，而CPU分配策略通常遵循固定模式，但算法的选择是调度中的核心难点。为了优化性能，操作系统会权衡CPU利用率、周转时间和响应时间等指标。例如，在科学计算环境中，由于对运算能力的需求大，可能倾向于选择CPU利用率高的算法；而在交互式系统中，用户体验是首要考虑，因此可能会优先选择响应时间短的调度算法。 在硬件架构上，传统的分时系统如早期的大型主机，通过专用通信线路连接终端，而现代的分时系统则转变为云计算架构，终端通过网络与远程服务器（云服务器）相连，这种变化反映了技术的发展和资源分配的灵活性。 总结来说，基于优先级的处理机调度是操作系统中一个关键的决策机制，它直接影响系统的效率和用户体验。通过理解并灵活运用不同的优先级设定和调度算法，可以优化资源利用，提高系统性能。