处理机调度：

多道程序环境下，动态的把处理机分配给就绪队列中的一个进程使之执行。 提高处理机的利用率、改善系统性能，很大程度上取决于处理机调度的性能。 处理机调度便成为OS设计的中心问题之一。分配的任务由处理机调度程序完成。

一、处理机调度的基本概念

作业进入系统驻留在外存的后备队列上，再至调入内存运行完毕，可能要经历下述三级调度。

• 高级调度（High Scheduling）
• 中级调度（Intermediate-Level Scheduling）
• 低级调度（Low Level Scheduling）

1、高级调度（High Scheduling）

又称作业调度或长程调度(Long-Term Scheduling),接纳调度(Admission Scheduling)          主要在早期批处理阶段，处理在外存上的作业。 决定外存后备队列中的哪些作业调入内存; 为它们创建进程、分配必要的资源; 将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。 作业调度决定的细节 在每次执行作业调度时，都须作出两个决定：

• 接纳多少作业——取决于多道程序度。应根据系统的规模和运行速度等情况综合考虑。
• 接纳哪些作业——取决于采用的调度算法。如先来先服务，短作业优先等

系统运行并不一定存在高级调度

• 批处理系统：作业进入系统后先驻留外存，故需要有作业调度。
• 分时系统：为及时响应，作业由终端直接送入内存，故不需作业调度。
• 实时系统中，通常也不需作业调度。

2、低级调度（Low Level Scheduling）

也称为进程调度、微观调度或短程调度（Short-Term Scheduling）         决定内存就绪队列中的哪个进程获得处理机，进行分配工作。是最基本的一种调度，在三种基本OS中都有。 进程调度方式 1）非抢占方式（Non-preemptive Mode）          一旦处理机分配给某进程，该进程一直执行。决不允许其他进程抢占已分配运行进程的处理机。 2）抢占方式（Preemptive Mode）          允许调度程序根据某种原则，暂停某个正在执行的进程，将处理机重新分配给另一进程。   调度程序的任务职能：调度和分派。 (1) 记录系统中所有进程的有关情况 （PCB） (2) 确定分配处理机的原则 （算法） (3) 分配处理机给进程 （保存、更新cpu现场 (4) 从进程收回处理机     进场队列处理）

3、中级调度（Intermediate-Level Scheduling）

又称交换调度或中程调度（Medium-Term Scheduling）          引入目的：提高内存利用率和系统吞吐量。根据条件将一些进程调出或再调入内存。  

三种调度的频率和复杂度

• 进程调度：运行频率最高，算法不能太复杂，以免占用太多的CPU时间。分时系统通常10~100ms便进行一次。
• 作业调度：一个作业运行完毕退出系统时即触发重新调度一个新作业入内存，周期较长，大约几分钟一次。因而也允许作业调度算法花费较多的时间。
• 中级调度：运行频率基本上介于上述两种调度之间。

三级调度比较  

4、调度队列模型

不论高级、中级或者低级调度，都涉及到进程队列，由此形成了三类调度队列模型。从这三种方式中体验调度的过程。

• 仅有进程调度的调度队列模型
• 具有高级和低级调度的调度队列模型
• 同时具有三级调度的调度队列模型

1）仅有进程调度的调度队列模型

常见情况： 分时系统。 通常仅设置进程调度，用户键入的命令和数据，都直接送入内存。 调度对象： 处于就绪状态的进程。 组织形式： 栈、树或一个无序链表 用何种形式取决于OS类型和采用的调度算法。如：分时系统中把就绪进程组织成FIFO队列形式：按时间片轮转方式运行。 每个进程在执行时按规定的时间片算法，在给定时间片内任务有三种执行情况：

• 完成工作，释放处理机进入完成状态
• 未完成，将该任务再放入就绪队列末尾
• 因某事件而被阻塞，被OS放入阻塞队列

进程调度什么时候发生？或者说什么时候需要进程调度程序执行去给CPU做选择？

• 正在执行的进程结束
• 正在执行的进程阻塞
• 正在执行的进程未完成转就绪（时间片到）
• 新就绪了更高优先级的进程（抢占式）

2）具有高级和低级调度的调度队列模型

批处理系统中，还需要作业调度

3）同时具有三级调度的调度队列模型

引入中级调度后，进程的状态变化：

• 就绪状态：分为内存就绪和外存就绪。
• 阻塞状态：分为内存阻塞和外存阻塞。

        中级调度使进程在上述状态间变化，并使数据在内外存间互换。  

5. 选择调度方式和调度算法的若干准则

什么算法是好算法？ ：不同的情况和对象需求不同，适用的方式和算法也不同。

• 1)面向用户的准则     
• 2)面向系统的准则

1)面向用户的准则

周转时间短：         针对批处理系统的性能指标。作业从提交到完成所经历的时间。 CPU执行用时Ts 总的等待时间Tw = 在后备队列中等待 + 就绪队列上等待 + 阻塞队列中等待（等待I/O操作用时） 周转时间T=Ts+Tw 带权周转时间W= T/Ts 平均周转时间 平均带权周转时间

• 响应时间快：针对分时系统。用户输入一个请求（如击键）到系统给出首次响应（如屏幕显示）的时间
• 均衡性：系统响应时间的快慢与用户所请求的复杂性相适应。
• 截止时间的保证：针对实时系统的性能指标。开始截止时间和完成截止时间。任务必须按规定的时间开始或完成，调度方式和算法必须能保证该要求。
• 优先权准则：三大基本OS在调度算法的选择时都可遵循。可以使关键任务达到更好的指标。

2)面向系统的准则

• 系统吞吐量高：批处理系统的重要指标。

         单位时间内所完成的作业数，跟作业本身（与作业平均长度密切相关）和调度算法都有关系；

• 处理机利用率好(主要针对大中型主机)
• 各类资源的平衡利用(主要针对大中型主机)

不同系统需求各有侧重 批处理系统

• 平均周转时间短
• 系统吞吐量高
• 处理机利用率好

分时系统

• 响应时间快
• 均衡

实时系统

• 截至时间的保证
• 可预测性

  处理机调度相关基本概念完