计算机操作系统第七讲

1、教学目的掌握作业的状态与转换掌握调度的层次掌握作业/进程调度的功能掌握作业/进程调度的目标与性能第四章 处理机调度8/5/20221内蒙古工业大学计算机系教学内容4.1 分级调度4.2 作业调度第四章 处理机调度4.3 进程调度8/5/20222内蒙古工业大学计算机系 作业的基本概念作业的定义在一次应用业务处理中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作。作业步作业步是在一个作业的处理过程中计算机所做的相对独立的工作。作业由不同的顺序相连的作业步组成。第四章 处理机调度8/5/20223内蒙古工业大学计算机系作业的组成由程序、数据和作业说明书组成。作业的状态作业从提

2、交到执行结束，需要经历提交、收容、执行和完成4个状态。第四章 处理机调度8/5/20224内蒙古工业大学计算机系第四章 处理机调度8/5/20225内蒙古工业大学计算机系提交状态作业处在从输入设备进入外部存储设备的过程。其全部信息尚未全部进入系统。收容状态（后备状态）作业的全部信息已进入到外部存储设备中，但还没有被调度执行。第四章 处理机调度8/5/20226内蒙古工业大学计算机系执行状态被作业调度程序选中的作业，处在执行状态。调度程序要为作业建立进程和分配必要的资源。完成状态作业执行完毕，但是作业占用的资源还没有全部被系统回收时，作业处在完成状态。第四章 处理机调度8/5/20227内蒙古工

3、业大学计算机系 作业与进程的关系作业是用户操作计算机的任务实体。进程是计算机完成用户任务而设置的一个执行实体。数量关系一个作业由一个以上的进程组成。作业的进程树构造系统首先为一个作业建立根进程。然后根据任务要求，创建子进程。第四章 处理机调度8/5/20228内蒙古工业大学计算机系 处理机调度的层次处理机管理的策略不同，决定了不同性能的操作系统。作业调度（宏观调度或高级调度）对于处在后备队列（处在外存输入井）的作业进行选择，给选出的作业分配内存、输入输出设备等必要资源，建立相应进程。当作业执行完毕时，负责回收系统资源。第四章 处理机调度8/5/20229内蒙古工业大学计算机系交换调度（中级调度

4、）按照一定的策略，将处在外存交换区中的就绪状态或等待状态的进程调入内存，或将内存中相应状态的进程交换到外存交换区。交换的目的就是扩充内存资源。进程调度（微观调度或低级调度）按照一定的策略，选取一个处在就绪状态的进程占用处理机。第四章 处理机调度8/5/202210内蒙古工业大学计算机系线程调度线程调度的策略与进程相同，但是，线程的调度又有局部调度和全局调度两种。一般情况下，为了发挥多个线程共享同一进程执行空间的这一特点，选用局部调度策略。调度层次应用的说明操作系统根据需要来选用自己的调度层次，如：多道批处理系统选用作业调度和进程调度；分时系统和实时系统选用进程、交换和线程调度。第四章 处理机调

5、度8/5/202211内蒙古工业大学计算机系 作业调度功能作业调度过程分为：后备状态执行状态； 执行状态完成状态。第四章 处理机调度8/5/202212内蒙古工业大学计算机系第四章 处理机调度8/5/202213内蒙古工业大学计算机系调度功能使用JCB（作业控制表）记录作业状况系统控制作业的数据结构是JCB。用于记录作业在各个阶段所要求的和已分配的资源以及作业的状态。第四章 处理机调度8/5/202214内蒙古工业大学计算机系作业名：标识作业的标志，由用户提供并由系统转换为系统内部标识符。作业类型：计算型、管理型、图形设计型。资源要求：由用户提供，包括：作业估计执行时间、最迟完成时间、内存量、

6、外存量、软件库等。资源使用情况：包括：作业进入系统时间、开始执行时间、已执行时间、内存地址、外设台数等。第四章 处理机调度8/5/202215内蒙古工业大学计算机系优先级：由用户给定，或由系统动态计算产生。当前状态：作业当前所处的状态。从后备队列中选取一部分作业投入运行根据调度算法，从后备队列挑选若干作业，投入运行。第四章 处理机调度8/5/202216内蒙古工业大学计算机系为被选中的作业做好执行前的准备工作调度程序为选中的作业建立相应的进程，并分配相应的系统资源。在作业执行结束时做善后处理工作输出作业管理信息，回收该作业所占用的资源。第四章 处理机调度8/5/202217内蒙古工业大学计算机

7、系 作业调度目标公平原则设备高利用率原则系统高吞吐率原则快的响应时间原则 调度目标第四章 处理机调度8/5/202218内蒙古工业大学计算机系 系统调度目标的选择上述4个目标存在冲突，系统调度目标不可能全部满足上述4个目标系统调度目标不能太全面，否则造成调度算法过于复杂，使系统开销增加第四章 处理机调度8/5/202219内蒙古工业大学计算机系 作业调度性能指标周转时间Ti=Tei-TsiTei：表示作业i的完成时间Tsi：表示作业i的提交时间第四章 处理机调度8/5/202220内蒙古工业大学计算机系平均周转时间 1 nT= Ti n i=1Ti=Twi+TriTwi：作业在后备队列中的等待

8、时间Tri：作业的执行时间第四章 处理机调度8/5/202221内蒙古工业大学计算机系带权周转时间Wi=Ti/Tri平均带权周转时间 1 nW= Wi n i=1第四章 处理机调度8/5/202222内蒙古工业大学计算机系第四章 处理机调度 进程调度进程调度功能记录系统中进程的执行情况对PCB表进行操作选择调度进程调度算法根据调度策略，从就绪队列中选择进程，对PCB表/链组成的各种数据结构进行操作8/5/202223内蒙古工业大学计算机系进行进程上下文切换实现当前进程上下文的保存，被调度进程上下文的恢复。第四章 处理机调度进程调度的时机（原因）进程调度的分类剥夺式就绪队列中一旦有优先权高于当前

9、执行进程的进程，发生调度。非剥夺式8/5/202224内蒙古工业大学计算机系第四章 处理机调度执行进程提出I/O请求（非剥夺式）分时系统中，时间片用完（非剥夺式）就绪队列中，某进程的优先级高于当前执行进程。（剥夺式）执行系统调用，从系统状态返回到用户状态，表示系统进程执行完。 （非剥夺式）进程执行完毕（非剥夺式）进程自己阻塞（非剥夺式）进程调用了P/V原语（非剥夺式）8/5/202225内蒙古工业大学计算机系第四章 处理机调度UNIX SYSTEM V进程调度时机当前进程调用exit，自我终止时间片用完，优先级低于其他就绪进程进程调用sleep,wait进入睡眠状态当前进程的系统调用结束，目前进程的优先