操作系统之优先级调度 - 最高优先级调度

操作系统之优先级调度 - 最高优先级调度

一、简述

优先级调度的含义：

（1）当该算法用于作业调度时，系统从后备作业队列中选择若干个优先级最高的，且系统能满足资源要求的作业装入内存运行。

（2）当该算法用于进程调度时，将把处理机分配给就绪进程队列中优先级最高的进程。

调度算法的两种方式：

1. 非抢占式优先级算法：在这种调度方式下，系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先级最高的进程后，该进程就能一直执行下去，直至完成；或因等待某事件的发生使该进程不得不放弃处理机时，系统才能将处理机分配给另一个优先级高的就绪进程。
2. 抢占式优先级调度算法：在这种调度方式下，进程调度程序把处理机分配给当时优先级最高的就绪进程，使之执行。一旦出现了另一个优先级更高的就绪进程时，进程调度程序就停止正在执行的进程，将处理机分配给新出现的优先级最高的就绪进程。

二、例题

​ 在道数不受限制的多道程序系统中，作业进入系统的后备队列时立即进行作业调度。现有4个作业进入系统，有关信息为：

作业名	提交时刻（进入后备队列时刻）	运行时间（执行时间/min）	优先数（数值越大，优先级越高）
p1	8:00	60	1
p2	8:30	50	2
p3	8:40	30	4
p4	8:50	10	3

答：

作业名	提交时刻	运行时间	开始时刻	完成时刻	周转时间	带权周转时间
p1	8:00	60	(1)	(2)	(9)	(13)
p2	8:30	50	(3)	(4)	(10)	(14)
p3	8:40	30	(5)	(6)	(11)	(15)
p4	8:50	10	(7)	(8)	(12)	(16)

平均周转时间T = ？

平均带权周转时间T = ？

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1、非抢占式

原则：系统一旦把处理机分配给就绪队列中优先级最高的进程后，该进程就能一直执行下去，直至完成。

• 四个作业内，优先级依次从大到小依次为：p3 > p4 > p2 > p1

• 解题：

  1. 8：00时刻只有p1进入了，所以先执行p1，从8：00开始执行，执行60，到9：00时刻，p1执行完成；
     • 所以（1）填下8：00，（3）填下8：30
  2. 9：00时刻p2、p3、p4都进入了系统，但是优先级p3 > p4 > p2，所有p3先执行，从9：00开始执行，执行30，到9：30时刻，p3执行完成；
     • 所以（3）填写9：00，（4）填写9：30
  3. 9：30时刻，此时系统中存在作业为p2、p4，但是优先级p4 > p2；所以p4先执行，从9：30开始执行，执行10，到9：40时刻，p4执行完成；
     • 所以（5）填写9：30，（6）填写9：40
  4. 9：40时刻，此时系统内只存在作业p2，所以执行p2，从9：40开始执行，执行50，到10：30时刻，p2执行完成；
     • 所以（7）填写9：40，（8）填写10：30

• 依据下列公式计算-对应表格为：

  作业名	提交时刻	运行时间	开始时刻	完成时刻	周转时间	带权周转时间
  p1	8：00	60	8：00	9：00	60	1
  p2	8：30	50	9：40	10：30	120	120 / 50 = 2.4
  p3	8：40	30	9：00	9：30	50	50 / 30 = 1.7
  p4	8：50	10	9：30	9：40	50	5

  平均周转时间T = （60+120+50+50）div 4 = 70

  平均带权周转时间T = （1+2.4+1.7+5）div 4 = 2.525 = 2.6

2、抢占式

原则：这种调度方式下，进程调度程序把处理机分配给当时优先级最高的就绪进程，使之执行。一旦出现了另一个优先级更高的就绪进程时，进程调度程序就停止正在执行的进程，将处理机分配给新出现的优先级最高的就绪进程

• 四个作业内，优先级依次从大到小依次为：p3 > p4 > p2 > p1

• 解题：

  1. 8：00时刻只有p1进入了，所以先执行p1，从8：00开始执行，执行到8：30时刻，p2进入了，所以被p2抢占了，8：30开始p2开始执行，执行到8：40时刻，p3进入了，所以又被p3抢占了，由于p3的优先级最高，它不会被抢占，会一直执行下去，直达执行完成，所以8：50开始，p3开始执行，执行30，到10：20时刻执行完成，此时p3执行完成；
     • 所以（1）填下8：00，（3）填下8：30，（5）填下8：40，（6）空填下10：20
     • 在10：20时刻：p1剩余30，p2剩余40，p4也进入了剩余10
  2. 10：20时刻p1、p2、p3、p4都进入了系统，但是p3执行完成了，此时剩余作业的优先级p4 > p2 > p1且没有剩余未进入的作业，则接下来按优先级顺序执行，且不会被抢占，因为依次执行的顺序是从优先级高的到优先级低的，所有p4先执行，从10：20开始执行，执行10，到10：30时刻，p4执行完成；
  • 所以（7）填写10：20，（8）填写10：30
  3. 10：30时刻，此时系统中存在作业为p1、p2，但是优先级p2 > p1；所以p2先执行，从10：30开始执行，执行40，到10：40时刻，p2执行完成；
     • 所以（4）填写11：10
  4. 11：10时刻，此时系统内只存在作业p1，所以执行p1，从11：10开始执行，执行30，到11：40时刻，p1执行完成；
     • 所以（2）填写9：40

• 依据下列公式计算-对应表格为：

  作业名	提交时刻	运行时间	开始时刻	完成时刻	周转时间	带权周转时间
  p1	8：00	60	8：00	11：40	220	220/60
  p2	8：30	50	8：40	11：10	160	160/50
  p3	8：40	30	8：40	10：20	100	100/30
  p4	8：50	10	10：20	10：30	100	10

  平均周转时间T = （220+160+100+100）div 4 =

  平均带权周转时间T = （220/60+160/50+100/30+10）div 4 =

三、公式

1. 完成时刻 = 开始时刻 + 运行时间
2. 周转时间 = 完成时间 - 到达时间（进入时间 / 提交时刻）
3. 带权周转时间 = 周转时间 / 运行时间