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进程调度的时机、切换与过程、方式
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进程调度的时机、切换与过程、方式
调度器和闲逛进程 处理机调度的概念、层次
调度的基本概念 当有一堆任务要处理但由于资源有限这些事情没法同时处理。这就需要确定某种规则来决定处理这些任务的顺序这就是“调度”研究的问题。 调度的三个层次——高级调度 内存空间有限有时无法将用户提交的作业全部放入内存.
作业后备队列 作业一个具体的任务 用户向系统提交一个作业~用户让操作系统启动一个程序来处理一个具体的任务高级调度作业调度【简化理解好几个程序需要启动到底先启动哪个】。按一定的原则从外存的作业后备队列中挑选一个作业调入内存并创建进惺。每个作业只调入一次调出一次。作业调入时会建立PCB调出时才撤销PCB。
调度的三个层次——低级调度 低级调度进程调度/处理机调度——按照某种策略从就绪队列中选取一个进程将处理机分配给它。 进程调度是操作系统中最基本的一种调度在一般的操作系统中都必须配置进程调度。进程调度的频率很高一般几十毫秒一次。
调度的三个层次——中级调度 内存不够时可将某些进程的数据调出外存。等内存空闲或者进程需要运行时再重新调入内存。 暂时调到外存等待的进程状态为挂起状态。被挂起的进程PCB会被组织成挂起队列。
中级调度内存调度——按照某种策略决定将哪个处于挂起状态的进程重新调入内存。 一个进程可能会被多次调出、调入内存因此中级调度发生的频率要比高级调度更高。
补充知识进程的挂起态与七状态模型
暂时调到外存等待的进程状态为挂起状态挂起态suspend挂起态又可以进一步细分为就绪挂起、阻塞挂起两种状态
五状态模型 ——七状态模型 注意“挂起”和“阻塞”的区别两种状态都是暂时不能获得CPU的服务但挂起态是将进程映像调到外存去了而阻塞态下进程映像还在内存中。 有的操作系统会把就绪挂起、阻塞挂起分为两个挂起队列甚至会根据阻塞原因不同再把阻塞挂起进程进一步细分为多个队列。
三层调度的联系、对比 进程调度的时机、切换与过程、方式
进程调度的时机
进程调度低级调度就是按照某种算法从就绪队列中选择一个进程其分配处理机。
需要进行进程调度与切换的情况 当前运行的进程主动放弃处理机有的系统中只允许进程主动放弃处理机 ①进程正常终止 ②运行过程中发生异常而终止 ③进程主动请求阻塞如等待1/0 当前运行的进程被动放弃处理机有的系统中进程可以主动放弃处理机当有更紧急的任务需要处理时也会强行剥夺处理机被动放弃 ①分给进程的时间片用完 ②有更紧急的事需要处理如1/0中断 ③有更高优先级的进程进入就绪队列 不能进行进程调度与切换的情况 1. 在处理中断的过程中。中断处理过程复杂与硬件密切相关很难做到在中断处理过程中进行进程切换。 2. 进程在操作系统内核程序临界区中。但是进程在普通临界区中是可以进行调度、切换的 3.在原子操作过程中原语。原子操作不可中断要一气呵成如之前讲过的修改PCB中进程状态标志并把PGB放到相应队列 进程在操作系统内核程序临界区中不能进行调度与切换√
进程处于临界区时不能进行处理机调度× 临界资源一个时间段内只允许一个进程使用的资源。各进程需要互斥地访问临界资源。 临界区访问临界资源的那段代码。内核程序临界区一般是用来访问某种内核数据结构的比如进程的就绪队列由各就绪进程的PCB组成
如果还没退出临界区还没解锁 就进行进程调度但是进程调度相关的程序也需要访问就绪队列但此时就绪队列被锁住了因此又无法顺利进行进程调度。
内核程序临界区访问的临界资源如果不尽快释放的话极有可能影响到操作系统内核的其他管理工作。因此在访问内核程序临界区期间不能进行调度与切换。 在打印机打印完成之前进程一直处于临界区内临界资源不会解锁。但打印机又是慢速设备此时如果一直不允许进程调度的话就会导致CPU一直空闲。
普通临界区访问的临界资源不会直接影响操作系统内核的管理工作。因此在访问普通临界区时可以进行调度与切换。 进程调度的方式
非剥夺调度方式又称非抢占方式。即只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即便有更紧迫的任务到达当前进程依然会继续使用处理机直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。 实现简单系统开销小但是无法及时处理紧急任务适合于早期的批处理系统
剥夺调度方式又称抢占方式。当一个进程正在处理机上执行时如果有一个更重要或更紧迫的进程需要使用处理机则立即暂停正在执行的进程将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。 可以优先处理更紧急的进程也可实现让各进程按时间片轮流执行的功能通过时钟中断。适合于分时操作系统、实时操作系统
进程的切换与过程
“狭义的进程调度”与“进程切换”的区别狭义的进程调度指的是从就绪队列中选中一个要运行的进程。这个进程可以是刚刚被暂停执行的进程也可能是另一个进程后一种情况就需要进程切换进程切换是指一个进程让出处理机由另一个进程占用处理机的过程。
广义的进程调度包含了选择一个进程和进程切换两个步骤。
进程切换的过程主要完成了 1. 对原来运行进程各种数据的保存 2. 对新的进程各种数据的恢复 如程序计数器、程序状态字、各种数据寄存器等处理机现场信息这些信息一般保存在进程控制块
注意进程切换是有代价的因此如果过于频繁的进行进程调度、切换必然会使整个系统的效率降低使系统大部分时间都花在了进程切换上而真正用于执行进程的时间减少
小结 调度器和闲逛进程
调度器 / 调度程序scheduler
②、③由调度程序引起调度程序决定 让谁运行一一调度算法运行多长时间一一时间片大小 调度时机一—什么事件会触发“调度程序” • 创建新进程 • 进程退出 • 运行进程阻塞•I/0中断发生可能唤醒某些阻塞进程 • 非抢占式调度策略只有运行进程阻塞或退出才触发调度程序工作 • 抢占式调度策略每个时钟中断或k个时钟中断会触发调度程序工作 闲逛进程
调度程序永远的备胎没有其他就绪进程时运行闲逛进程idle) .
闲逛进程的特性 • 优先级最低 • 可以是0地址指令占一个完整的指令周期指令周期末尾例行检查中断 • 能耗低
