关 于 调 度 算 法

               

      在《计算机操作系统》教材中,介绍了作业调度算法和进程调度算法。其中作业调度算法主要有先来先服务法FCFS、短作业优先法SJF、最高响应比优先法HRN、定时轮转法和优先数法。在进程调度算法中主要介绍了先来先服务法FCFS、轮转法RR、多级反馈轮转法和优先数法。

   需要指出的是:(1)在作业调度和进程调度中同时出现的算法,如FCFSRR、优先数法,其使用原理是基本相同的;(2)作业调度算法和进程调度算法应严格与存储管理中的“请求淘汰换页算法”相区别,注意不要混淆。

   调度算法举例:
【例
1
下表给出作业l23的提交时间和运行时间。采用先来先服务调度算法和短作业优先调度算法,试问作业调度次序和平均周转时间各为多少?(时间单位:小时,以十进制进行计算。)

作业号

提交时间

运行时间

1

2

3

0.0

0.4

1.0

8.0

4.0

1.0

分析 解这样的题关键是要根据系统采用的调度算法,弄清系统中各道作业随时间的推进情况。我们用一个作业执行时间图来形象地表示作业的执行情况,帮助我们理解此题。

采用先来先服务调度算法,是按照作业提交的先后次序挑选作业,先进入的作业优先被挑选。然后按照“排队买票”的办法,依次选择作业。其作业执行时间图如下:

 

 

 

 

 

 

    采用短作业优先调度算法,作业调度时根据作业的运行时间,优先选择计算时间短且资源能得满足的作业其作业执行时间图如下:

 

 

 

 

 

 

     由于作业123是依次到来的,所以当开始时系统中只有作业1,于是作业1先被选中。在8.0时刻,作业1运行完成,这时系统中有两道作业在等待调度,作业2和作业3,按照短作业优先调度算法,作业3只要运行1个时间单位,而作业2要运行4个时间单位,于是作业3被优先选中,所以作业3先运行。待作业3运行完毕,最后运行作业2。作业调度的次序是132

另外,要记住以下公式:
作业
i的周转时间Ti作业完成时间-作业提交时间
   
系统中n个作业的平均周转时间 ,其中Ti为作业i的周转时间。

:采用先来先服务调度策略,则调度次序为l23

作业号       提交时间      运行时间        开始时间        完成时间          周转时间
1               0.0                            8.0                       0.0                   8.0                8.0
2               0.4                            4.0                       8.0                  12.0                11.6
3               1.0                            1.0                      12.0                 13.0               12.0

平均周转时间T=(811.612/310.53

采用短作业优先调度策略,则调度次序为l32

作业号       提交时间            运行时间            开始时间            完成时间            周转时间

1              0.0                           8.0                      0.0                      8.0                      8.0
3              1.0                           1.0                      8.0                      9.0                       8.0
             0.4                           4.0                      9.0                      13.0                    12.6

平均周转时间T=(8812.6/39.53

思考题1
请同学们判断这句话:作业一旦被作业调度程序选中,即占有了
CPU。(   
提示:需要清楚作业调度和进程调度的区别。

【例2在一个单道的程序设计系统中,有3个作业J1J2J3,它们到达输入井的时间分别为850900930,它们需要执行的时间分别为1.5小时、0.4小时、1小时。系统在1000按响应比高者优先算法对它们进行调度,请回答:1)作业被选中执行的次序是什么? 2)个作业被选中时的响应比分别是多少?
分析
响应比=作业周转时间/作业运行时间 1+作业等待时间/作业运行时间
系统在
1000,计算作业的响应比:
    J1为例,它的作业计算时间是1.5小时,即90分钟;J1850到达输入井,在1000时刻,J1的等待时间为70分钟,因此作业J1的响应比为:170分钟/90分钟=1.77  
同理,
J2160分钟/24分钟=3.5    J3130分钟/60分钟=1.5
因此按照响应比高者优先算法,优先调度
J2
1024J2完成。这时计算J1J3的响应比:
     J1
1+(7024)分钟/90分钟=2.04    J31+(3024)分钟/60分钟=1.9  
   按照响应比高者优先算法,优先调度
J1
    在
1154J1完成,系统调度J3J3的响应比为1+(302490)分钟/60分钟=3.4 因此,作业被选中执行的次序是J2J1J3
    三个作业被选中时的响应比分别是:J12.04J23.5J33.4

1)作业被选中执行的次序是J2J1J3
         2)三个作业被选中时的响应比分别是:J11.04J22.5J32.4

思考题2
       某作业的提交时间为1030,需要运行的时间为1小时,假设1100开始调度,它的响应比是            

【例3设有进程ABCD依次进入就绪队列(相隔一个时间单位),它们的优先级(优先数大的优先级较高)如下表所示:

进程

CPU时间

优先数

A

20

3

B

15

1

C

8

4

D

10

3

    试问采用“先来先服务”、“静态优先数法”调度算法(注:优先数大的优先级高),选中进程的执行次序。
:采用先来先服务调度算法,按照进程进入就绪队列的先后次序占有CPU,其执行次序是A-B-C-D
采用静态优先数法,进程
A最先就绪,在0时刻先占有CPU运行,随后1时刻进程B进入就绪队列,2时刻进程C进入就绪队列,3时刻进程D进入就绪队列。由于采用静态优先数法,不容许随时间的推移改变进程的优先级,所以当进程A运行结束时,系统的就绪队列中有BCD三个进程,而进程C优先级最高,于是选中C;这样分析下去,进程的执行次序是A-C-D-B

思考题3
    时间片轮转调度算法是为了(    )。
   A.多个终端都能得到系统的及时响应     B.先来先服务
   C.优先级高的进程先使用CPU           D.紧急事件优先处理 

参考解答
    思考题1错误。作业被作业调度程序选中,说明作业处于运行状态,即该作业进入内存并以进程的形式存在于系统中,但属于该作业的进程可能处于运行、就绪和等待状态,只有处于运行状态的进程才能占有处理机,而其余两种状态的进程并不占有处理机。
作业调度和进程调度的区别:

    一个作业从进入系统到最后完成,一般至少要经历两级调度:作业调度和进程调度。
作业调度是宏观上的高级调度,它的主要功能是根据一定的算法,从输入井中选中若干个作业,分配必要的资源,如主存、外设等,为它们建立初始状态为就绪的作业进程。
    进程调度是微观上的低级调度,它的主要功能是根据一定的算法将
CPU分派给就绪队列中的一个进程。一般的操作系统都必须有进程调度。
    可见在多道系统中,作业调度与进程调度是相互配合来实现多道作业的并行执行的。两者的关系可用下图表示。

 

 

 

 

 

 

 

   

思考题21.5(注:作业等待0.5小时,运行1小时,响应比=10.5/1=1.5

思考题3A

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