處理機(jī)管理 最新課件

1、操作系統(tǒng)的資源管理操作系統(tǒng)的資源管理(1) 資源管理的機(jī)制與策略 死鎖及其解決方法(2) 處理機(jī)管理(3) 主存管理(4) 設(shè)備管理(5) 文件系統(tǒng)1操作系統(tǒng)的資源管理 主要內(nèi)容處理機(jī)管理操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機(jī)管理 2處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度作業(yè)調(diào)度進(jìn)程調(diào)度3操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 主要內(nèi)容 41. 處理機(jī)調(diào)度的功能確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 確定調(diào)度策略 (調(diào)度原則) 給出調(diào)度算法 實(shí)施處理機(jī)分派 不同類型的操作系統(tǒng)往往采用不同的處理機(jī)分配方法 操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度 52. 批處理系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度 處理機(jī)調(diào)度分為兩級(jí)：作業(yè)調(diào)度和進(jìn)程調(diào)度作業(yè)調(diào)度 宏觀調(diào)度 任務(wù)對(duì)存放在輔存

2、設(shè)備上的大量作業(yè)，以一定的策略 進(jìn)行挑選，分配主存等必要的資源，建立作業(yè)對(duì)應(yīng)的進(jìn) 程，使其投入運(yùn)行。進(jìn)程調(diào)度 微觀調(diào)度 任務(wù)對(duì)進(jìn)入主存的所有進(jìn)程，確定哪個(gè)進(jìn)程在什么時(shí) 候獲得處理機(jī)，使用多長(zhǎng)時(shí)間。操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度 63. 多任務(wù)操作系統(tǒng)中的處理機(jī)調(diào)度多進(jìn)程的產(chǎn)生 在分時(shí)系統(tǒng)或支持多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 中，系統(tǒng)將用戶提交的任務(wù)處理為進(jìn)程，一個(gè)進(jìn)程又可 以創(chuàng)建多個(gè)子進(jìn)程，形成可以并發(fā)執(zhí)行的多進(jìn)程。進(jìn)程調(diào)度的任務(wù) 當(dāng)處理機(jī)空閑時(shí)，以某種策略選擇一個(gè)就緒進(jìn)程去運(yùn)行， 并分配處理機(jī)的時(shí)間。操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度 74. 多線程操作系統(tǒng)中的處理

3、機(jī)調(diào)度多線程的產(chǎn)生 在支持多線程運(yùn)行的系統(tǒng)中，一個(gè)進(jìn)程可以創(chuàng)建一個(gè)線 程，也可以創(chuàng)建多個(gè)線程。系統(tǒng)為進(jìn)程分配它所需要的 資源，而處理機(jī)的分配單位則為線程。線程調(diào)度的任務(wù) 當(dāng)處理機(jī)空閑時(shí)，以某種策略選擇一個(gè)就緒線程去運(yùn)行， 并分配處理機(jī)時(shí)間。 操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 處理機(jī)的多級(jí)調(diào)度 8 作業(yè)在整個(gè)活動(dòng)期間有如下?tīng)顟B(tài)。后備狀態(tài) 作業(yè)已存放在磁盤上，等待調(diào)度。執(zhí)行狀態(tài) 作業(yè)進(jìn)入主存開(kāi)始運(yùn)行。完成狀態(tài) 作業(yè)計(jì)算完成開(kāi)始，退出系統(tǒng)。 1. 作業(yè)的狀態(tài)操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 9作業(yè)狀態(tài)變遷圖運(yùn)行就緒 完成等待后備作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度執(zhí)行操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 10確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

4、 建立作業(yè)控制塊jcb (job control block)。作業(yè)控制塊記 錄了每個(gè)作業(yè)類型、狀態(tài)、資源請(qǐng)求及分配情況。確定調(diào)度策略與調(diào)度算法分配資源 為選中的作業(yè)分配所需要的系統(tǒng)資源。善后處理 收回該作業(yè)所占用的全部資源，撤消作業(yè)控制塊以及 與該作業(yè)有關(guān)的全部進(jìn)程資源。 2. 作業(yè)調(diào)度的功能操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 11主要內(nèi)容作業(yè)名資源要求 估計(jì)執(zhí)行時(shí)間、最遲完成時(shí)間、要求的主存量、要求外設(shè)的類型及 臺(tái)數(shù)、要求文件量和輸出量資源使用情況 進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)間、開(kāi)始執(zhí)行時(shí)間、已執(zhí)行時(shí)間、主存地址、外設(shè)臺(tái)號(hào)類型優(yōu)先級(jí)作業(yè)狀態(tài) 3. 作業(yè)控制塊 操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 12周

5、轉(zhuǎn)時(shí)間 一個(gè)作業(yè)提交給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)到該作業(yè)的結(jié)果返回給用戶所需要的時(shí)間。定義 ti = tci - tsi ti作業(yè)i的周轉(zhuǎn)時(shí)間 tsi作業(yè)i的提交時(shí)間 tci作業(yè)i的完成時(shí)間意義 說(shuō)明作業(yè) i 在系統(tǒng)中停留時(shí)間的長(zhǎng)短平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 t = 4. 作業(yè)調(diào)度算法性能的衡量的功能 采用平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間衡量作業(yè)調(diào)度算法 性能的好壞。操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 13帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間定義：一個(gè)作業(yè)的周轉(zhuǎn)時(shí)間與其運(yùn)行時(shí)間的比值 wi =意義 說(shuō)明作業(yè) i 在系統(tǒng)中相對(duì)等待時(shí)間平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 w = 操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 14先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法(FCFS)策略：按作業(yè)來(lái)到的

6、先后次序進(jìn)行調(diào)度。 特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)。討論：先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時(shí)間、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 5. 常用的作業(yè)調(diào)度算法 先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法(FCFS)作業(yè) 提交時(shí)間 執(zhí)行時(shí)間 開(kāi)始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 1 8.002.00 2 8.500.50 3 9.00 0.10 4 9.50 0.20 8.00 10.00 2.00 1 10.00 10.50 2.00 4 10.50 10.60 1.60 16 10.60 10.80 1.30 6.5 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 t = 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 w =1.7256.875操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 15短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法策略：

7、按作業(yè)請(qǐng)求運(yùn)行的時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)行調(diào)度。 特點(diǎn)： 易實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)吞吐量高。討論：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法下的周轉(zhuǎn)時(shí)間與帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法(FCFS)作業(yè) 提交時(shí)間 執(zhí)行時(shí)間 開(kāi)始時(shí)間 完成時(shí)間 周轉(zhuǎn)時(shí)間 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 1 8.002.00 2 8.500.50 3 9.00 0.10 4 9.50 0.20 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間 t = 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間 w = 8.00 10.00 2.00 1 10.30 10.80 2.30 4.6 10.00 10.10 1.10 11 10.10 10.30 0.80 4 1.555.15操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 作業(yè)調(diào)度 16進(jìn)程管理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 決定調(diào)度

8、策略優(yōu)先調(diào)度 就緒隊(duì)列按進(jìn)程優(yōu)先級(jí)高低排序先來(lái)先服務(wù) 就緒隊(duì)列按進(jìn)程來(lái)到的先后次序排序?qū)嵤┨幚頇C(jī)的分配和回收1. 進(jìn)程調(diào)度的功能操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 17什么是調(diào)度方式 當(dāng)一進(jìn)程正在處理機(jī)上執(zhí)行時(shí)，若有某個(gè)更為“重要而緊迫”的進(jìn)程需要運(yùn)行，系統(tǒng)如何分配處理機(jī)。非剝奪方式 讓正在執(zhí)行的進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行，直到該進(jìn)程完成或發(fā)生某事件而進(jìn)入“完成”或“阻塞”狀態(tài)時(shí)，才把處理機(jī)分配給“重要而緊迫”的進(jìn)程。剝奪方式 當(dāng)“重要而緊迫”的進(jìn)程一到，便暫停正在執(zhí)行的進(jìn)程，立即把處理機(jī)分配給優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程。2. 進(jìn)程調(diào)度的方式操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 18進(jìn)程優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法什么是進(jìn)程優(yōu)先

9、數(shù)調(diào)度算法 預(yù)先確定各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)，系統(tǒng)把處理機(jī)的使用權(quán)賦予 就緒隊(duì)列中具備最高優(yōu)先權(quán)(優(yōu)先數(shù)和一定的優(yōu)先級(jí)相 對(duì)應(yīng))的就緒進(jìn)程。優(yōu)先數(shù)的分類及確定 靜態(tài)優(yōu)先數(shù) 在進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)確定，且一經(jīng)確定后在整個(gè)進(jìn)程運(yùn) 行期間不再改變。3. 進(jìn)程調(diào)度算法操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 19 靜態(tài)優(yōu)先數(shù)的確定優(yōu)先數(shù)根據(jù)進(jìn)程所需使用的資源來(lái)計(jì)算優(yōu)先數(shù)基于程序運(yùn)行時(shí)間的估計(jì)優(yōu)先數(shù)基于進(jìn)程的類型 動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù) 進(jìn)程優(yōu)先數(shù)在進(jìn)程運(yùn)行期間可以改變。 動(dòng)態(tài)優(yōu)先數(shù)的確定進(jìn)程使用CPU超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，降低優(yōu)先數(shù)進(jìn)程I/O操作后，增加優(yōu)先數(shù)進(jìn)程等待時(shí)間超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，提高優(yōu)先數(shù)操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 20循

10、環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法什么是循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 當(dāng)CPU空閑時(shí)，選取就緒隊(duì)列首元素，賦予一個(gè)時(shí)間 片，當(dāng)時(shí)間片用完時(shí)，該進(jìn)程轉(zhuǎn)為就緒態(tài)并進(jìn)入就緒隊(duì) 列末端。 該隊(duì)列排序的原則是什么？pcb1pcb2pcbnCPU完成操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 21簡(jiǎn)單循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 就緒隊(duì)列中的所有進(jìn)程以等速度向前進(jìn)展。 q = t/n t 為響應(yīng)時(shí)間，n為進(jìn)入系統(tǒng)的進(jìn)程數(shù)目。 q 值的影響?循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的發(fā)展可變時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度多重時(shí)間片循環(huán)調(diào)度操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 225. 調(diào)度用的進(jìn)程狀態(tài)變遷圖 運(yùn)行首先選擇 100ms 因 IO 而等待 高優(yōu)先 就緒 低優(yōu)先 就緒進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程調(diào)度時(shí)

11、間片到請(qǐng)求I/OI/O完成其次選擇 500ms一個(gè)調(diào)度用的進(jìn)程狀態(tài)變遷圖的實(shí)例操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 23進(jìn)程狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)低優(yōu)先就緒狀態(tài)高優(yōu)先就緒狀態(tài)因I/O而等待狀態(tài)隊(duì)列結(jié)構(gòu)低優(yōu)先就緒隊(duì)列高優(yōu)先就緒隊(duì)列因I/O而等待隊(duì)列調(diào)度用進(jìn)程狀態(tài)變遷圖實(shí)例的分析操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 24進(jìn)程調(diào)度算法 優(yōu)先調(diào)度與時(shí)間片調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度算法當(dāng)CPU空閑時(shí)，若高優(yōu)先就緒隊(duì)列非空，則從高優(yōu) 先就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，分配時(shí)間片為 100ms。當(dāng)CPU空閑時(shí)，若高優(yōu)先就緒隊(duì)列為空，則從低優(yōu) 先就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行，分配時(shí)間片為 500ms。調(diào)度效果 優(yōu)先照顧IO量大的進(jìn)程；適當(dāng)照顧計(jì)算量大的進(jìn)程。操作系統(tǒng)的資源管理 (2) 進(jìn)程調(diào)度 25運(yùn)行因 IO而等待高優(yōu)先 就緒低優(yōu)