6.CPU调度

总论:所有的程序都是CPU和I/O等待交替执行

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CPU调度器的操作时机

　　调用CPU调度器的时机,通常发生在

　　　　某一进程从执行状态转化为等待状态

　　　　某一进程从执行状态转化为就绪状态

　　　　某一进程从等待状态转为就绪状态

　　　　某一进程终止

注意,调度时机不限于此4种情况,有非抢占式调度,和抢占式调度

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CPU调度器

　　决定了将CPU分配给谁

　　后续操作就是,　CPU分配器将CPU控制权交给该进程,操作内容通常包括

　　　　上下文切换

　　　　从内核态转移至用户态

　　　　跳转至用户程序中PC寄存器所指示的位置

分配延迟

　　CPU分配暂停前一进程,启动后一进程所经历的时间

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CPU调度追求的指标

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线程调度算法

1.First-Come,First-Served(FCFS)

2.Shortest-Job-First(SJF)调度算法

　　算法要求:

　　　　进入就绪队列的进程预告需要多长CPU时间才能完成本次执行

　　算法思想:

　　　　选取就绪队列中,需要CPU时间最短的进程

3.Highest response Ratio Next

从甘特图中可以得到这个结果.以上几个算法不好实现或者效果不太好

4.优先权法(Priority Scheduling)

　　每个进程都有一个优先数,通常是整型数,选取就绪队列中,优先权最高的进程

　　当优先权定义为进程"需要的CPU时间"时,SJF算法就是有优先权法

5.轮转法(Round Robin,RR)

　　每个就绪进程获得一小段CPU时间(时间片,time quantum),通常10ms-100ms

　　时间片用完,这个进程被迫交出CPU,重新挂回到就绪队列

　　当然,进程在时间片用毕之前其Burst Cycle结束,也主动交出CPU

　　假设n个就绪进程,时间片q,每个就绪进程得到1/n的CPU时间.任何就绪进程最        多等待(n-1)q单位时间.

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多层队列

　　把就绪队列拆分成几个队列

　　列入:

　　　　要求交互的进程,在前台队列

　　　　可以批处理的进程,在后台队列每个队列有其自己的调度算法

　　　　　　前台就绪队列 -- RR

　　　　　　后台就绪队列--FCFS

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设计多层队列

　　就绪队列进入就绪队列时,决定去哪儿?

　　CPU怎么在队列间分配?

　　　　固定优先权法.列如,先前台队列,再后台队列

　　　　时间片办法.列如,80%的CPU时间给前台队列,20%的CPU时间给后台进   　　　　程

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多层反馈队列示例

　　三层队列

　　　　 Q0 - 用RR算法,时间片8ms

　　　　 Q1 - 用RR算法,时间片16ms

　　　　Q2 - 用FCFS算法

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多层反馈队列示例

调度场景

　　一个就绪进程进入Q0层.当它分配到CPU,可执行8ms.如果它8s后没有执行完毕,则迁移至Q1层.否则,它离开就绪队列,该干嘛干嘛.

　　在Q1层,当它分配到CPU,可执行16ms.如果16ms后没有执行完毕,则迁移至Q2层.否则离开就绪队列,该干嘛干嘛.

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设计多层反馈队列

　　队列个数

　　每层队列它自己的调度算法

　　一个算法,将就绪进程升级至高层次队列

　　一个算法,将就绪进程降级至低层次队列

　　一个算法,决定当一个就绪进程进入就绪队列时,去那层

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实时调度

　　硬实时系统 - 调度机制能够确保一个关键任务在给定的时间点前完成(必须的)

　　软实时计算 - 调度机制尽量给与关键任务最高优先级,尽量在预定时间点钱完  　   成 (尽量完成)