《处理器调度》课件

处理器调度处理器调度是操作系统中重要的组成部分它管理着资源，将多个任务分CPU配到上执行CPU一绪论.处理器调度是操作系统中的核心内容之一它负责管理和分配处理器资源，以实现系统效率和公平性处理器调度的概念资源分配时间片管理

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2.12操作系统分配处理器给多个进操作系统划分时间片，让多个程，确保每个进程都能运行进程轮流使用处理器优先级管理效率提升

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4.34操作系统根据进程优先级，决通过调度算法，提高系统吞吐定哪个进程优先使用处理器量，减少等待时间调度问题的研究意义提高系统效率改善用户体验优化资源分配合理调度可以有效提高系统资源利用率，减通过合理调度，可以缩短用户等待时间，保调度算法可以根据系统负载和任务需求，动少系统空闲时间，提高系统吞吐量和响应速证关键任务的及时完成，提升用户满意度态调整资源分配策略，实现资源的最佳利用度二调度算法的分类.处理器调度算法是操作系统中重要的组成部分，其作用是对各个进程进行调度，以合理分配处理器资源为了更好地理解调度算法，可以根据不同的标准进行分类按调度时机分类静态调度动态调度在进程创建之前完成调度决策，进程创建后就无法再进行调度在进程运行过程中进行调度，根据进程运行状态进行调度决策适用于批处理系统，因为它们执行的任务相对固定适用于交互式系统，因为用户可能会随时创建新的任务，动态调度可以及时调整资源分配按调度策略分类优先级调度时间片轮转调度根据进程优先级进行调度，高优先级将时间分成时间片，轮流分配给CPU进程优先执行各个进程执行短作业优先调度先来先服务调度优先调度执行时间较短的作业按照进程到达的先后顺序进行调度按调度指标分类吞吐量周转时间指在特定时间内，处理器可以完指一个任务从提交到完成所花费成的任务数量的时间响应时间利用率CPU指从任务提交到开始执行所花费指处理器处于忙碌状态的时间占的时间总时间的比例三先来先服务调度.FCFS先来先服务调度是一种简单易懂的调度算法它按照进程到达系统的FCFS顺序进行调度，先到达的进程先执行先来先服务调度FCFS算法描述优点12算法是最简单的调度算算法易于理解和实现，FCFS FCFS法之一它按照作业到达系统且公平性高，不会出现饥饿现的时间顺序进行调度，先到达象的作业先执行缺点应用场景34算法可能导致短作业被算法适用于批处理系统FCFS FCFS长时间阻塞，平均周转时间和和实时性要求不高的系统，例平均等待时间较长如，打印队列优缺点分析优点缺点算法简单易懂，易于实现容易导致短作业等待时间过长，FCFS影响系统效率它遵循公平原则，先到达的进程不利于处理对实时性要求较高的先获得资源应用CPU应用场景批处理系统交互式系统实时系统适用于处理大量数据，如数据分析和科学计适用于响应用户请求，例如文本编辑器和网适用于对时间要求严格的系统，例如航空管算页浏览器制和金融交易四短作业优先调度.SJF短作业优先调度算法是一种常见的处理器调度算法该算法根据作业的执行时间进行排序，优先执行执行时间较短的作业这种方法可以有效提高系统吞吐量，减少平均等待时间短作业优先调度算法描述SJF-概念执行流程短作业优先调度算法是一种非抢占式调度算法它选择等待队列•选择等待队列中执行时间最短的进程中执行时间最短的进程，并将它分配到处理器上•将该进程分配到处理器上•执行该进程，直到完成•重复步骤，直到所有进程都完成1-3优缺点分析优点缺点平均周转时间短提高系统吞吐量长作业饥饿现象无法保证所有作业都能及时完成,,应用场景在个人电脑上运行的应用程序，例如文本编辑器和浏览器，通常可以从短作业优先调度算法中受益，因为它可以更快地完成小任务短作业优先调度算法常用于服务器环境中，它可以有效地提高服务器的吞吐量，并减少等待时间五时间分片调度.RR时间分片调度算法是一种重要的进程调度算法它采用时间片轮转的方式，将处理器时间分配给不同的进程，以实现进程的公平调度时间分片调度RR算法描述时间片大小优先级时间分片调度算法为每个进程分配一个时间片大小对于系统性能至关重要，过时间分片调度算法通常不考虑优先级，时间片，当时间片用完后，该进程被暂短会导致频繁的上下文切换，影响效率但可根据需要进行改进，例如为高优先停，并将分配给下一个进程轮流；过长则会导致某些进程长时间占用级进程分配更短的时间片，以提高响应CPU执行每个进程，直到所有进程完成，影响公平性速度CPU时间分片调度优缺点分析RR-优点缺点其他能够有效地防止进程长时间占用，提时间片过短会导致频繁的上下文切换，增加时间片的设置需要根据系统负载和进程特点CPU高系统吞吐量系统开销进行调整应用场景多用户系统实时系统多任务处理时间分片调度适用于多用户系统，例如计算在实时系统中，例如游戏服务器或网络聊天时间分片调度适合于多任务处理环境，允许机实验室或网络服务器，允许多个用户同时室，每个用户都需要定期获得处理器时间，计算机同时运行多个程序，例如文本编辑器访问系统资源确保所有用户获得流畅的体验和浏览器，并提供更平滑的用户体验六优先级调度.优先级调度算法是一种常用的调度算法，它根据进程的优先级进行调度优先级高的进程优先获得资源，优先级低的进程则需要等待CPU优先级调度算法描述进程优先级优先级队列

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2.12每个进程分配一个优先级值，根据优先级对进程进行排序，数字越小，优先级越高优先级高的进程排在前面调度机制优先级调整

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4.34选择优先级最高的进程，优先可以动态调整进程优先级，例级相同则采用先来先服务调度如，时间片耗尽后降低优先级优先级调度优缺点分析优点缺点可以有效地提高优先级高的进程的执行效率优先级高的进程可以优先获得可能导致优先级低的进程长时间等待甚至被饿死如果优先级高的进程一直占CPU•资源，从而缩短其等待时间和响应时间用，优先级低的进程可能永远无法获得执行机会CPU难以确定优先级不同类型的进程可能需要不同的优先级，而确定合适的优先•级规则并不容易可能导致优先级反转问题如果一个低优先级进程持有高优先级进程所需的资•源，高优先级进程可能需要等待低优先级进程释放资源，导致高优先级进程的响应时间变长优先级调度应用场景批处理系统实时系统适合处理大量独立作业，优先级可以根据实时系统要求快速响应和及时处理，优先作业的优先级分配，优先完成重要作业级可以根据任务的紧急程度分配，优先完成紧急任务七多级反馈队列调度.多级反馈队列调度算法是将多个优先级不同的队列结合起来，根据任务的优先级和等待时间分配到不同的队列中执行这种调度方式灵活，可以根据不同的任务特性进行调整多级反馈队列调度算法描述队列等级时间片长度12每个队列都与一个优先级相关每个队列都分配了一个时间片联，较高的队列优先级更高长度，时间片长度随着队列等级降低而增加调度机制进程迁移34当一个进程进入系统时，它被如果一个进程在当前时间片内放置在最高优先级的队列中未完成，它将被移动到下一级队列，并分配一个更长的时间片优缺点分析优点缺点能够兼顾不同类型进程的需求，算法复杂度较高，实现难度较大提高系统吞吐量和效率通过优先级设置，可以优先处理需要合理设置优先级，否则可能关键任务导致饥饿现象应用场景批处理系统交互式系统实时系统适合处理大量作业，例如夜间数据备份、科适合用户频繁交互，例如文字处理、图形编适合对时间敏感，要求快速响应，例如航空学计算等辑等控制、金融交易等八实时调度算法.实时调度算法用于处理需要在特定时间限制内完成的任务这些算法通常应用于对时间敏感的应用，例如工业控制系统、航空电子设备和医疗设备最早截止时间优先EDF截止时间时间约束任务管理算法根据任务的截止时间进行排序，适用于需要严格满足时间约束的实时系统，算法有效避免任务错过截止时间，提EDF EDF将截止时间最早的任务优先执行例如航空管制、工业自动化高系统可靠性和及时性最高响应比优先HRRN响应比算法描述公式响应比指等待时间与作业执行时间之和与作选择响应比最高的作业进行执行，响应比越响应比等待时间执行时间执•=+/业执行时间的比值大，优先级越高行时间应用场景工业控制网络通信多媒体系统嵌入式系统实时调度在工业控制系统中至网络通信系统中需要处理大量多媒体系统，例如视频流和音嵌入式系统通常资源有限，实关重要，例如机器人控制、过数据包，实时调度算法可以保频流，需要实时处理和传输，时调度算法可以优化资源利用程控制和航空航天控制，需要证数据包的及时传输，提高网保证流畅的播放体验，提高系统性能快速响应和精准控制络性能九总结与展望.处理器调度是操作系统的重要组成部分，它直接影响着系统性能和资源利用率本文探讨了多种常用的处理器调度算法，并分析了它们的优缺点及应用场景调度算法选择要点应用场景系统资源性能指标选择适合应用程序和系统环境的调度算考虑系统的处理器数量、内存大小和根据系统需求，选择能够优化吞吐量、法，例如批处理、交互式或实时系统设备可用性，以确定算法的性能响应时间、资源利用率等指标的调度算I/O法调度算法的发展趋势多核并行云计算与虚拟化

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2.12未来调度算法需适应多核处理调度算法需考虑虚拟化环境，器，优化并行任务调度，提高动态资源分配，优化云环境下效率的资源利用率人工智能与机器学习能量效率

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4.34利用机器学习预测任务执行时调度算法需考虑能耗，动态调间，自适应调整调度策略，提整进程运行状态，降低系统能高调度性能耗，提升系统性能。