现代操作系统:进程调度深度解析
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"现代操作系统课程,重点讲解了调度(Scheduling)这一核心概念,由张阳在2013年春季授课。本讲座内容包括:调度的定义、调度活动的分类、进程行为、调度时机以及调度算法。" 在操作系统中,调度是决定哪个进程或线程应该占用系统资源(如CPU、磁盘等)的关键任务。它涉及到CPU的分配,确保系统的公平性和效率。在示例中,通过"我想要骑它"的比喻,形象地展示了CPU资源的争夺问题,即"谁的回合?"。 一个七状态的进程模型被用来描述进程的不同生命周期阶段。首先是"新建"状态,进程刚刚创建但还未被操作系统接纳到可执行进程池,通常还未加载到主内存。"就绪"状态表示进程已经存在于主内存,等待CPU执行。"阻塞"状态的进程虽然在主内存中,但因等待某个事件(如I/O操作完成)而无法执行。 进一步细分,"阻塞,挂起"状态的进程存储在辅助存储器(如硬盘)中,等待特定事件。"就绪,挂起"状态的进程同样在辅助存储器,但在被加载到主内存后即可执行。最后,"退出"状态代表进程已由操作系统释放,可能是因为完成任务或者出现错误。 调度活动可以分为两类:作业调度(Long-term Scheduling)关注的是将哪些进程放入内存,通常涉及时间间隔较长的决策;进程调度(Short-term Scheduling)则快速决定当前CPU应执行哪个就绪进程。此外,还有中级调度(Medium-term Scheduling),主要负责进程在主存和辅助存储之间的交换,以优化内存使用。 何时进行调度也是一个关键问题。这通常取决于系统需求和调度策略,例如,当有新进程到达、当前进程执行完毕或发生中断时,都可能是调度的时机。 调度算法是操作系统中的核心部分,常见的算法包括先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、轮转法(Round Robin)、优先级调度(Priority Scheduling)以及多级反馈队列(Multi-Level Feedback Queue)等。这些算法各有优缺点,比如FCFS简单但可能导致短进程等待时间过长,而SJF则更倾向于短进程,但可能导致长进程饿死。因此,设计良好的调度算法需要综合考虑公平性、响应时间和系统吞吐量等因素。 操作系统中的调度机制是实现系统高效运行的关键,通过合理地控制进程的执行顺序,可以有效地提高系统性能并满足各种应用的需求。理解这些基本概念对于深入学习操作系统原理至关重要。
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