操作系统处理机调度：层次与策略分析

"本文主要介绍了处理机调度的层次和相关调度算法的评价，以及处理机调度队列模型。" 在操作系统中，处理机调度是一项关键任务，它涉及到如何有效地分配和管理处理器资源，以满足系统中多个并发任务的需求。调度算法的性能通常通过周转时间和等待时间等指标来评估。 首先，处理机调度可以分为三个层次： 1. 高级调度（作业调度，Long-term Scheduling）：这是操作系统首次选择作业进入内存并创建对应进程的阶段。它的目标是优化系统的整体资源利用率和吞吐量，通常考虑作业的到达时间、预计运行时间等因素。 2. 中级调度（交换调度，Medium-term Scheduling）：当内存资源紧张时，中级调度负责将部分内存中的进程换出到外存，以便为新的或更重要的进程腾出空间。这有助于平衡内存使用和提高响应速度。 3. 低级调度（进程调度，Short-term Scheduling）：是最频繁执行的调度，它决定了当前就绪队列中哪个进程获得CPU执行权。低级调度直接影响系统的响应时间和周转时间。 调度算法的评价标准主要包括周转时间和响应时间。周转时间是从作业提交到作业完成所经历的时间，而响应时间是从用户请求到系统开始处理请求的时间。对于不同的调度算法，这些指标会有不同表现： - 对于长作业，先来先服务（FCFS）算法的周转时间通常比短作业轮转（SRR）和时间片轮转（RR）算法短，因为FCFS避免了频繁的上下文切换，更侧重于运行时间。 - 当处理短作业时，时间片轮转（RR）的周转时间通常最短，因为它保证了每个进程都有机会运行，减少了等待时间。然而，如果时间片设置不当，可能会导致过多的上下文切换，反而降低效率。 - 对于短作业，SRR的周转时间通常优于FCFS，因为SRR优先处理等待时间更长的进程。 处理机调度队列模型有多种，其中最基本的是仅包含进程调度的模型，包括就绪队列和阻塞队列。在更复杂的模型中，如两级调度模型，会引入作业调度和中级调度，以更好地管理内存中的进程和作业。在分时系统和虚拟存储器系统中，中级调度尤为重要，用于控制进程在内存和外存之间的动态交换，以优化系统性能。 处理机调度是操作系统的核心组件之一，其设计和实现直接影响着系统的效率、响应性和公平性。通过合理选择和调整调度算法，可以实现各种性能目标，满足不同类型用户和应用的需求。