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处理机调度•引言目•处理机调度概述•先进先出调度算法录•最短作业优先调度算法•最短剩余时间优先调度算法•多级反馈队列调度算法CATALOGUE01CATALOGUE引言课程背景处理机调度是操作系统中的核心概念之一,它决定了多个进程或任务在处理机上的执行顺序随着多核处理器的普及,处理机调度在提高系统性能和资源利用率方面变得尤为重要课程目标掌握处理机调度的基本概念、算法和策略理解不同调度算法的优缺点和应用场景学会分析和比较不同调度算法的性能培养解决实际问题的能力,为后续学习和工作打下基础02CATALOGUE处理机调度概述定义定义处理机调度是操作系统中用于决定哪些进程将获得处理机时间的机制目的确保所有进程都能获得必要的处理机时间,以完成其任务并提高系统整体性能调度算法分类先进先出(FIFO)短作业优先(SJF)按照进程到达的顺序进行调度,先到达的根据进程的估计运行时间进行调度,运行进程优先获得处理机时间时间短的进程优先获得处理机时间优先级调度循环轮转(RR)根据进程的优先级进行调度,优先级高的将处理机时间分配给一组进程,每个进程进程优先获得处理机时间轮流获得一个时间片,当时间片用完时,进程被移至就绪队列尾部重新开始轮转调度算法的性能指标响应时间从用户提交请求到系统首次产生响应所用的时间周转时间从用户提交请求到系统完成请求所用的总时间等待时间进程在就绪队列中等待的时间吞吐量单位时间内完成的进程数03CATALOGUE先进先出调度算法算法描述先进先出调度算法(FIFO)是一种最早开发的作业调度算法这种算法在作业或进程到达时,按照它们到达的先后顺序进行排序,并按照顺序进行处理在FIFO算法中,先到达的作业或进程将先获得处理机一旦一个作业或进程开始,它将一直运行直到完成如果新的作业或进程到达,它将被放到队列的末尾,等待当前正在运行的作业或进程完成后才能开始算法优缺点优点实现简单,因为只需要按照到达顺序排序即可此外,对于长作业或进程,由于它们可以连续占用处理机,因此可以充分利用处理机资源缺点对于短作业或进程,由于它们必须等待前面的长作业或进程完成,因此等待时间可能会很长此外,由于没有考虑到作业或进程的特性(如优先级、紧迫性等),因此可能无法实现最优的资源利用率实际应用场景适用场景当系统中作业或进程的到达顺序已知或者可以预测时,FIFO算法是一个不错的选择例如,在批处理系统中,作业通常按照到达顺序进行处理,因此FIFO算法可以很好地满足需求不适用场景在实时系统中,由于作业或进程的到达时间和特性可能无法预测,因此FIFO算法可能不是最佳选择在这种情况下,可能需要考虑其他调度算法,如最短作业优先(SJF)或最短剩余时间优先(SRTF)等04CATALOGUE最短作业优先调度算法算法描述按照作业的长度进行排序,优先选择最短的作业进行处理每次调度时,从待调度的作业队列中取出最短的作业进行处理如果有多个作业长度相同,则按照它们到达的先后顺序进行处理算法优缺点优点能够快速地处理完一批作业,因为优先处理最短的作业缺点对于长作业来说,等待时间可能会很长,因为短作业会优先处理实际应用场景在一些需要快速处理大量短作业的场景中,如批处理系统、实时系统等,最短作业优先调度算法可以发挥很好的效果在一些需要优化系统吞吐量的场景中,如数据库系统、文件系统等,也可以考虑使用最短作业优先调度算法05CATALOGUE最短剩余时间优先调度算法算法描述按照作业剩余运行时间由短到长的顺序进行调度,优先选择剩01余时间最短的作业当剩余时间相同时,按照作业到达时间的先后顺序进行调度02每次调度后,更新作业的剩余运行时间03算法优缺点优点能够快速地完成作业,提高处理机的利用率缺点对于长作业来说,可能会等待很长时间,导致其响应时间变长实际应用场景适用场景不适用场景适用于短作业优先的场景,如批处理系对于长作业较多的场景,如科学计算、大统、实时系统等数据处理等,可能不是最优选择VS06CATALOGUE多级反馈队列调度算法算法描述算法原理多级反馈队列调度算法是一种处理机调度算法,它将进程按照优先级和到达时间先后分成多个队列,并按照一定的调度策略从各个队列中选取进程进行处理队列划分根据进程的优先级和到达时间,将进程分成多个不同的队列,优先级高的进程放在高级队列,优先级低的进程放在低级队列调度策略按照一定的调度策略,从各个队列中选取进程进行处理常见的调度策略有先进先出(FIFO)、最短剩余时间优先(SRTF)等算法优缺点优点缺点多级反馈队列调度算法能够根据进程的优先多级反馈队列调度算法需要维护多个队列,级和到达时间进行合理的调度,避免了单一增加了系统的开销同时,对于优先级的确优先级调度算法的局限性同时,通过合理定和队列级别的设置需要有一定的经验和技设置队列级别和调度策略,可以更好地平衡巧,否则可能会导致系统性能的下降系统负载和提高系统吞吐量实际应用场景•多级反馈队列调度算法在操作系统中广泛应用于处理机调度和任务管理例如,Linux内核中的CFS(完全公平调度)算法就是一种基于多级反馈队列的调度算法,能够根据进程的行为和优先级进行动态调整,提高了系统的整体性能此外,在云计算、分布式系统和实时系统中也有广泛的应用THANKS感谢观看。