[計算機軟件及應(yīng)用]os第三章(已修改)
2025-01-31 17:27 本頁面
【正文】 處理機調(diào)度與死鎖 Operating System 2 2022/2/16 教學(xué)重點 ? 處理機調(diào)度的基本概念 ? 調(diào)度算法 ? 多處理機系統(tǒng)中的進程調(diào)度方式 ? 死鎖產(chǎn)生的原因、預(yù)防辦法及檢測與解決方法 ? 深入理解銀行家算法，掌握其用法 3 2022/2/16 處理機調(diào)度的基本概念 處理機調(diào)度層次 1 調(diào)度隊列模型 2 選擇調(diào)度算法的準(zhǔn)則 3 4 2022/2/16 處理機調(diào)度的基本概念 ? 不同 OS中的各類型作業(yè)都會經(jīng)歷 進程調(diào)度（低級調(diào)度）過程，某些系統(tǒng)中還有 中級調(diào)度 和 作業(yè)調(diào)度 （高級調(diào)度）過程，每個級別的調(diào)度過程都可以根據(jù)具體需求選擇不同的調(diào)度算法 5 2022/2/16 作業(yè) ? 定義 ? 除通常的程序和數(shù)據(jù)外，還配有作業(yè)說明書，以便系統(tǒng)根據(jù)該說明書控制程序運行。 ? 作業(yè)步 ? 作業(yè)中相對獨立又相互關(guān)聯(lián)的順序加工步驟，前一個作業(yè)步的輸出作為下一個作業(yè)步的輸入 ? 編譯 連接 運行 ? 作業(yè)流：排隊的作業(yè)形成 6 2022/2/16 作業(yè) ? 作業(yè)控制塊 JCB ? 系統(tǒng)感知作業(yè)的標(biāo)志，包含作業(yè) 描述信息和控制信息 ? 作業(yè)進入系統(tǒng)時由系統(tǒng)為其建立 JCB，并插入相應(yīng)類型后備隊列 作業(yè)調(diào)度程序依照特定算法調(diào)度作業(yè)進入內(nèi)存 作業(yè)運行期間系統(tǒng)按照 JCB控制作業(yè) 作業(yè)執(zhí)行結(jié)束進入完成狀態(tài)，系統(tǒng)回收資源和撤銷 JCB 7 2022/2/16 調(diào)度類型 ? 一個批處理作業(yè)從進入系統(tǒng)到運行完成可能經(jīng)歷的調(diào)度過程有： ? 高級調(diào)度 ? 低級調(diào)度 ? 中級調(diào)度 8 2022/2/16 高級調(diào)度 ? 又稱為作業(yè)調(diào)度、長程調(diào)度或接納調(diào)度 用于決定把外存上后備隊列中的哪些作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，并為其建立進程、分配必要資源，然后將新創(chuàng)建的進程加入就緒隊列等待執(zhí)行 ? 在響應(yīng)速度要求較高的實時系統(tǒng)和分時系統(tǒng)中，不需要 使用高級調(diào)度 ? 執(zhí)行作業(yè)調(diào)度時需要考慮的問題 ? 接納 多少個 作業(yè)：根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模和運行速度等情況決定多道程序度 ? 接納 哪些 作業(yè)：根據(jù)采用的調(diào)度算法不同選擇合適的作業(yè)進入內(nèi)存 9 2022/2/16 低級調(diào)度 ? 又稱進程調(diào)度或短程調(diào)度 用于從就緒隊列中選擇進程（或內(nèi)核級線程）使之 獲得處理機 ，接著由分派程序執(zhí)行把處理機分配給該進程的具體操作 在批處理 OS、分時 OS和實時 OS中都必須配備進程調(diào)度，是 最基本 的調(diào)度層次 10 2022/2/16 低級調(diào)度 ? 進程調(diào)度功能 ? 保存處理機現(xiàn)場信息 ? 依照調(diào)度算法選擇進程 ? 把處理器分配給進程 ? 進程調(diào)度的保障機制 ? 排隊器 ? 分派器 ? 上下文切換機制：發(fā)生在當(dāng)前進程與分派器、分派器與新進程間的兩次切換，需要大量的處理機時間 ? 改進方法：使用硬件寄存器保存系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)的不同現(xiàn)場值，切換時 只需修改指針 指向當(dāng)前寄存器組 11 2022/2/16 低級調(diào)度方式 ? 非搶占 方式 一旦某進程獲得處理機后將一直執(zhí)行，直至進程完成或因某事件阻塞時，才把處理機分配給其他進程， 決不允許進程搶占他人已獲得的處理機 可能引起進程調(diào)度的因素：當(dāng)前進程任務(wù)完成或因某事件阻塞、當(dāng)前進程提出 I/O請求、進程同步或通信時執(zhí)行了某種原語操作 優(yōu)點：實現(xiàn)簡單、系統(tǒng)開銷小、適用于大多數(shù) 批處理 系統(tǒng) 缺點：難以立即執(zhí)行，不適合在實時性要求高的系統(tǒng)中使用 12 2022/2/16 低級調(diào)度分類 ? 搶占方式 ? 調(diào)度程序根據(jù)某種原則暫停某個正在執(zhí)行的進程，將已分配給該進程的處理機重新分配給另一進程 ? 這種方式可以提供更公平服務(wù)，但 系統(tǒng)開銷大 ? 搶占原則 ? 優(yōu)先權(quán) 原則：優(yōu)先權(quán)高的新到進程可以搶占當(dāng)前進程的處理機 ? 短作業(yè)（進程） 優(yōu)先原則：短作業(yè)（進程）可以搶占當(dāng)前較長作業(yè)（進程）的處理機 ? 時間片 原則：各進程一次只運行一個時間片，用完后即停止執(zhí)行重新等待調(diào)度 13 2022/2/16 中級調(diào)度 ? 又稱中程調(diào)度，目的是提高內(nèi)存利用率和系統(tǒng)吞吐量 暫時不能運行的進程不再占用內(nèi)存， 調(diào)出 到外存對換區(qū) 等待，此時即為掛起狀態(tài)；當(dāng)重新運行的條件具備 且 內(nèi)存有足夠空閑 時，中級調(diào)度選擇處于掛起狀態(tài)的進程重入內(nèi)存并修改狀態(tài)為活動的，然后將其插入正確的隊列中 14 2022/2/16 調(diào)度隊列模型 ? 僅有進程調(diào)度的調(diào)度隊列模型 ? 具有高級和低級調(diào)度的調(diào)度隊列模型 ? 具有三種調(diào)度的調(diào)度隊列模型 15 2022/2/16 僅有進程調(diào)度的調(diào)度隊列模型 ? 常用于分時 OS和實時 OS，用戶的命令和數(shù)據(jù)直送內(nèi)存，各進程由 命令解釋程序 創(chuàng)建 CPU 進程完成 時間片完 進程調(diào)度 等待事件 交互用戶 事件出現(xiàn) 就 緒 隊 列 阻 塞 隊 列 16 2022/2/16 具有高低級調(diào)度的調(diào)度隊列模型 ? 常用于多道批處理系統(tǒng)，就緒隊列按優(yōu)先級高低順序排列，阻塞隊列按阻塞原因分類 時間片完 CPU 進程完成 進程調(diào)度 等待事件 1 作業(yè)調(diào)度 事件 1出現(xiàn) 就 緒 隊 列 等待事件 2 等待事件 3 事件 2出現(xiàn) 事件 3出現(xiàn) 后 備 隊 列 17 2022/2/16 具有三種調(diào)度的調(diào)度隊列模型 ? 引入中級調(diào)度后，就緒分為內(nèi)存就緒和外存就緒，阻塞也分為內(nèi)存阻塞和外存阻塞，用于通用 OS CPU 進程完成 時間片完 進程調(diào)度 事件出現(xiàn) 作業(yè)調(diào)度 事件出現(xiàn) 就 緒 隊 列 掛起 等待事件 后 備 隊 列 批量作業(yè) 中級調(diào)度 掛起就緒隊列 掛起阻塞隊列 阻塞隊列 18 2022/2/16 調(diào)
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