操作系统中的处理机调度策略与衡量

"作业调度算法性能的衡量-操作系统第三章" 在操作系统中，处理机调度是一项核心功能，它决定了系统如何有效地分配CPU资源给不同的进程。本章主要关注处理机调度的层次、调度队列模型以及衡量算法性能的关键指标——作业平均周转时间。 处理机调度分为三个层次： 1. 高级调度（作业调度）：负责从大量的批处理作业中选择合适的作业进入内存进行执行。这一层次的调度通常涉及到长时间的决策，如根据作业的优先级、预计运行时间等因素来决定哪些作业应该被加载到主存。 2. 中级调度（交换调度）：在多道批处理系统和具备虚拟存储器的系统中，中级调度负责根据系统当前的负载情况，将内存中的部分进程换出到外存，以便为其他进程腾出空间，从而实现内存资源的有效利用。 3. 低级调度（进程调度，CPU调度）：是最频繁进行的调度，它从就绪队列中选择一个进程，赋予CPU执行。这一层次的调度直接影响着系统的响应时间和吞吐量。 衡量作业调度算法性能的一个关键指标是作业平均周转时间。周转时间是指一个作业从提交到完成的总时间，即Ei - Si。如果系统中有n个作业，那么作业平均周转时间就是所有作业周转时间的总和除以作业数n。这个指标反映了用户等待其作业完成的平均时间，越短的周转时间意味着用户等待时间越短，通常被认为是更好的调度性能。 此外，调度队列模型也是理解处理机调度的关键。简单的调度队列模型仅包含进程调度，即当时间片用完或进程完成时，通过进程调度选择下一个进程。更复杂的模型则包括两级调度，高级调度和低级调度共同作用，使得系统能更好地应对不同类型的用户需求，如交互式用户和批处理作业。 在具有两级调度的模型中，高级调度从后备作业队列中选取作业放入内存，中级调度则控制内存中的进程是否需要被换出，而低级调度则负责在就绪队列中快速切换进程。这种模型提高了系统的灵活性和资源利用率。 操作系统中的处理机调度不仅要考虑如何高效地分配CPU，还需要通过合理的调度算法和队列模型来优化作业的周转时间，从而提高系统整体性能和用户体验。