1、教學(xué)目的掌握作業(yè)的狀態(tài)與轉(zhuǎn)換掌握調(diào)度的層次掌握作業(yè)/進(jìn)程調(diào)度的功能掌握作業(yè)/進(jìn)程調(diào)度的目標(biāo)與性能第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20221內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系教學(xué)內(nèi)容4.1 分級(jí)調(diào)度4.2 作業(yè)調(diào)度第四章 處理機(jī)調(diào)度4.3 進(jìn)程調(diào)度8/5/20222內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 作業(yè)的基本概念作業(yè)的定義在一次應(yīng)用業(yè)務(wù)處理中，從輸入開始到輸出結(jié)束，用戶要求計(jì)算機(jī)所做的有關(guān)該次業(yè)務(wù)處理的全部工作。作業(yè)步作業(yè)步是在一個(gè)作業(yè)的處理過程中計(jì)算機(jī)所做的相對(duì)獨(dú)立的工作。作業(yè)由不同的順序相連的作業(yè)步組成。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20223內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系作業(yè)的組成由程序、數(shù)據(jù)和作業(yè)說明書組成。作業(yè)的狀態(tài)作業(yè)從提

2、交到執(zhí)行結(jié)束，需要經(jīng)歷提交、收容、執(zhí)行和完成4個(gè)狀態(tài)。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20224內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20225內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系提交狀態(tài)作業(yè)處在從輸入設(shè)備進(jìn)入外部存儲(chǔ)設(shè)備的過程。其全部信息尚未全部進(jìn)入系統(tǒng)。收容狀態(tài)（后備狀態(tài)）作業(yè)的全部信息已進(jìn)入到外部存儲(chǔ)設(shè)備中，但還沒有被調(diào)度執(zhí)行。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20226內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系執(zhí)行狀態(tài)被作業(yè)調(diào)度程序選中的作業(yè)，處在執(zhí)行狀態(tài)。調(diào)度程序要為作業(yè)建立進(jìn)程和分配必要的資源。完成狀態(tài)作業(yè)執(zhí)行完畢，但是作業(yè)占用的資源還沒有全部被系統(tǒng)回收時(shí)，作業(yè)處在完成狀態(tài)。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20227內(nèi)蒙古工

3、業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 作業(yè)與進(jìn)程的關(guān)系作業(yè)是用戶操作計(jì)算機(jī)的任務(wù)實(shí)體。進(jìn)程是計(jì)算機(jī)完成用戶任務(wù)而設(shè)置的一個(gè)執(zhí)行實(shí)體。數(shù)量關(guān)系一個(gè)作業(yè)由一個(gè)以上的進(jìn)程組成。作業(yè)的進(jìn)程樹構(gòu)造系統(tǒng)首先為一個(gè)作業(yè)建立根進(jìn)程。然后根據(jù)任務(wù)要求，創(chuàng)建子進(jìn)程。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20228內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 處理機(jī)調(diào)度的層次處理機(jī)管理的策略不同，決定了不同性能的操作系統(tǒng)。作業(yè)調(diào)度（宏觀調(diào)度或高級(jí)調(diào)度）對(duì)于處在后備隊(duì)列（處在外存輸入井）的作業(yè)進(jìn)行選擇，給選出的作業(yè)分配內(nèi)存、輸入輸出設(shè)備等必要資源，建立相應(yīng)進(jìn)程。當(dāng)作業(yè)執(zhí)行完畢時(shí)，負(fù)責(zé)回收系統(tǒng)資源。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/20229內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系交換調(diào)度（中級(jí)調(diào)度

4、）按照一定的策略，將處在外存交換區(qū)中的就緒狀態(tài)或等待狀態(tài)的進(jìn)程調(diào)入內(nèi)存，或?qū)?nèi)存中相應(yīng)狀態(tài)的進(jìn)程交換到外存交換區(qū)。交換的目的就是擴(kuò)充內(nèi)存資源。進(jìn)程調(diào)度（微觀調(diào)度或低級(jí)調(diào)度）按照一定的策略，選取一個(gè)處在就緒狀態(tài)的進(jìn)程占用處理機(jī)。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202210內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系線程調(diào)度線程調(diào)度的策略與進(jìn)程相同，但是，線程的調(diào)度又有局部調(diào)度和全局調(diào)度兩種。一般情況下，為了發(fā)揮多個(gè)線程共享同一進(jìn)程執(zhí)行空間的這一特點(diǎn)，選用局部調(diào)度策略。調(diào)度層次應(yīng)用的說明操作系統(tǒng)根據(jù)需要來選用自己的調(diào)度層次，如：多道批處理系統(tǒng)選用作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度；分時(shí)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)選用進(jìn)程、交換和線程調(diào)度。第四章 處理機(jī)調(diào)

5、度8/5/202211內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 作業(yè)調(diào)度功能作業(yè)調(diào)度過程分為：后備狀態(tài)執(zhí)行狀態(tài)； 執(zhí)行狀態(tài)完成狀態(tài)。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202212內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202213內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系調(diào)度功能使用JCB（作業(yè)控制表）記錄作業(yè)狀況系統(tǒng)控制作業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是JCB。用于記錄作業(yè)在各個(gè)階段所要求的和已分配的資源以及作業(yè)的狀態(tài)。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202214內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系作業(yè)名：標(biāo)識(shí)作業(yè)的標(biāo)志，由用戶提供并由系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)內(nèi)部標(biāo)識(shí)符。作業(yè)類型：計(jì)算型、管理型、圖形設(shè)計(jì)型。資源要求：由用戶提供，包括：作業(yè)估計(jì)執(zhí)行時(shí)間、最遲完成時(shí)間、內(nèi)存量、

6、外存量、軟件庫等。資源使用情況：包括：作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間、開始執(zhí)行時(shí)間、已執(zhí)行時(shí)間、內(nèi)存地址、外設(shè)臺(tái)數(shù)等。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202215內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系優(yōu)先級(jí)：由用戶給定，或由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)計(jì)算產(chǎn)生。當(dāng)前狀態(tài)：作業(yè)當(dāng)前所處的狀態(tài)。從后備隊(duì)列中選取一部分作業(yè)投入運(yùn)行根據(jù)調(diào)度算法，從后備隊(duì)列挑選若干作業(yè)，投入運(yùn)行。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202216內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系為被選中的作業(yè)做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備工作調(diào)度程序?yàn)檫x中的作業(yè)建立相應(yīng)的進(jìn)程，并分配相應(yīng)的系統(tǒng)資源。在作業(yè)執(zhí)行結(jié)束時(shí)做善后處理工作輸出作業(yè)管理信息，回收該作業(yè)所占用的資源。第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202217內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)

7、系 作業(yè)調(diào)度目標(biāo)公平原則設(shè)備高利用率原則系統(tǒng)高吞吐率原則快的響應(yīng)時(shí)間原則 調(diào)度目標(biāo)第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202218內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 系統(tǒng)調(diào)度目標(biāo)的選擇上述4個(gè)目標(biāo)存在沖突，系統(tǒng)調(diào)度目標(biāo)不可能全部滿足上述4個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)調(diào)度目標(biāo)不能太全面，否則造成調(diào)度算法過于復(fù)雜，使系統(tǒng)開銷增加第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202219內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系 作業(yè)調(diào)度性能指標(biāo)周轉(zhuǎn)時(shí)間Ti=Tei-TsiTei：表示作業(yè)i的完成時(shí)間Tsi：表示作業(yè)i的提交時(shí)間第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202220內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 1 nT= Ti n i=1Ti=Twi+TriTwi：作業(yè)在后備隊(duì)列中的等待

8、時(shí)間Tri：作業(yè)的執(zhí)行時(shí)間第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202221內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間Wi=Ti/Tri平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 1 nW= Wi n i=1第四章 處理機(jī)調(diào)度8/5/202222內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系第四章 處理機(jī)調(diào)度 進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度功能記錄系統(tǒng)中進(jìn)程的執(zhí)行情況對(duì)PCB表進(jìn)行操作選擇調(diào)度進(jìn)程調(diào)度算法根據(jù)調(diào)度策略，從就緒隊(duì)列中選擇進(jìn)程，對(duì)PCB表/鏈組成的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作8/5/202223內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系進(jìn)行進(jìn)程上下文切換實(shí)現(xiàn)當(dāng)前進(jìn)程上下文的保存，被調(diào)度進(jìn)程上下文的恢復(fù)。第四章 處理機(jī)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度的時(shí)機(jī)（原因）進(jìn)程調(diào)度的分類剝奪式就緒隊(duì)列中一旦有優(yōu)先權(quán)高于當(dāng)前

9、執(zhí)行進(jìn)程的進(jìn)程，發(fā)生調(diào)度。非剝奪式8/5/202224內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系第四章 處理機(jī)調(diào)度執(zhí)行進(jìn)程提出I/O請(qǐng)求（非剝奪式）分時(shí)系統(tǒng)中，時(shí)間片用完（非剝奪式）就緒隊(duì)列中，某進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)高于當(dāng)前執(zhí)行進(jìn)程。（剝奪式）執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用，從系統(tǒng)狀態(tài)返回到用戶狀態(tài)，表示系統(tǒng)進(jìn)程執(zhí)行完。 （非剝奪式）進(jìn)程執(zhí)行完畢（非剝奪式）進(jìn)程自己阻塞（非剝奪式）進(jìn)程調(diào)用了P/V原語（非剝奪式）8/5/202225內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)系第四章 處理機(jī)調(diào)度UNIX SYSTEM V進(jìn)程調(diào)度時(shí)機(jī)當(dāng)前進(jìn)程調(diào)用exit，自我終止時(shí)間片用完，優(yōu)先級(jí)低于其他就緒進(jìn)程進(jìn)程調(diào)用sleep,wait進(jìn)入睡眠狀態(tài)當(dāng)前進(jìn)程的系統(tǒng)調(diào)用結(jié)束，目前進(jìn)程的優(yōu)先