第二章 02处理机调度（王道）

一、调度的概念、层次

1.1 知识总览

1.2 调度的基本概念

• 定义：当资源有限时，按照特定规则决定任务处理顺序的机制
• 生活实例：
  • 银行服务：普通客户先到先服务，VIP客户优先级更高
  • 宿舍卫生间：使用时间短的优先（1分钟>3分钟>10分钟），时间相同则先到先得
• 核心问题：在资源受限情况下，通过规则（如短作业优先、优先级等）实现任务有序处理

1.3 调度的三个层次 – 高级调度

• 别名：作业调度
• 作业定义：用户提交的具体任务 ≈ 请求操作系统启动程序处理特定任务
• 调度场景：内存不足时，从外存作业后备队列选择作业调入内存
• 关键特征：
  • 每个作业生命周期内只调入/调出各一次
  • 调入时创建PCB，调出时撤销PCB
• 实例说明：Windows系统提示”内存不足，请关闭程序”即涉及作业调度决策

1.4 调度的三个层次 – 低级调度

• 别名：进程调度/处理机调度（最基本的一种调度）
• 核心功能：从就绪队列选取进程分配CPU资源
• 重要性：
  • 实现多道程序并发执行的基础
  • 通过高频调度（毫秒级）制造”并行”假象
• 运行机制：快速轮转使宏观上表现为多进程同时运行

1.5 调度的三个层次 – 中级调度

• 别名：内存调度
• 触发条件：内存资源紧张时
• 核心操作：
  • 将非紧急进程数据移至外存 → 进入挂起态
  • 内存空闲时选择挂起队列进程调回内存
• 现实表现：手机APP切换卡顿常因进程数据需从外存重新加载
• 频率特点：介于高级与低级调度之间

1.6 进程的挂起态与七状态模型

• 挂起态-暂时调到外存等待进程的状态
  • 就绪挂起：内存不足时从就绪态转入
  • 阻塞挂起：从阻塞态转入
• 状态转换：
  • 就绪态 ↔ 就绪挂起（通过中级调度）
  • 阻塞态 ↔ 阻塞挂起
  • 特殊情形：阻塞挂起→事件发生→直接进入就绪挂起
• 创建异常：新建进程可能因内存不足直接进入就绪挂起
• 就绪挂起和阻塞挂起的区别
  • 挂起态：进程映像在外存
  • 阻塞态：进程映像在内存
• 队列管理：部分系统会细分多个挂起队列（按阻塞原因等）

与传统状态模型的对比

模型类型	核心状态	适用场景
三状态模型	运行、就绪、阻塞	简单操作系统（如早期 UNIX）
五状态模型	三状态 + 新建、终止	通用操作系统
七状态模型	五状态 + 就绪挂起、阻塞挂起	资源管理复杂的系统

1.7 进程的挂起态与七状态模型

• 空间维度：
  • 高级/中级：外存↔内存（前者面向作业，后者面向进程）
  • 低级：内存→CPU
• 频率梯度：高级(最低) < 中级 < 低级(最高)
• 状态影响：
  • 高级：无→创建态→就绪态
  • 中级：挂起态→就绪态（或阻塞挂起→阻塞态）
  • 低级：就绪态→运行态
• 生命周期：
  • 高级：单次调入调出
  • 中级：可能多次调入调出

1.8 处理机调度知识回顾

二、进程调度的时机切换与过程调度方式

2.1 知识总览

2.2 进度调度的时机

1、什么时候需要进行进程调度与切换的情况？

• 主动放弃处理机：
  • 进程正常终止
  • 进程因异常而终止
  • 进程主动请求阻塞（如等待I/O）

• 被动放弃处理机：
  • 时间片用完
  • 有更紧急任务需要处理（如I/O中断）
  • 更高优先级进程进入就绪队列

2、什么时候不能进行进程调度与切换的情况？

• 中断处理过程：中断处理与硬件密切相关，难以中途切换
• 进程在内核程序临界区：访问内核数据结构（如就绪队列）时需上锁，解锁前不能调度
• 原子操作过程：原语操作必须一气呵成（如修改PCB状态并移动队列）

2.3 内核程序临界区和普通临界区区别

1、进程处于操作系统内核临界区为什么不能调度切换：

1. 数据完整性保护 – 如果进程在修改内核数据结构时被切换，可能导致数据处于不一致状态，其他进程看到的是”半完成”的操作结果。
2. 避免竞态条件 – 多个进程同时访问同一内核资源会产生竞争，可能造成系统崩溃或数据损坏。
3. 原子性保证 – 临界区内的操作需要作为一个整体完成，中途切换会破坏操作的原子性。

2、进程处于普通临界区为什么可以调度切换：

1. 非原子性保护 – 用户态临界区不像内核临界区那样要求绝对的原子性，允许进程在持有锁时被暂停。
2. 锁状态保持 – 进程被切换时，它持有的锁状态会被保存，恢复执行时继续持有该锁。
3. 避免优先级反转 – 如果禁止调度，低优先级进程可能长时间阻塞高优先级进程。

实际情况：

• 进程在临界区内可以被时间片用完而切换
• 进程在临界区内可以因更高优先级进程而被抢占
• 只是其他想进入同一临界区的进程会被阻塞等待

例外情况： 某些实时系统或特殊应用可能会临时禁用抢占来保证响应时间，但这不是普通临界区的标准行为。

因此，普通临界区主要是通过同步机制控制并发访问，而不是禁止调度。

2.4 进程调度的方式

1. 非剥夺调度方式

• 规则：仅允许进程主动放弃CPU
• 优点：实现简单，系统开销小
• 缺点：无法及时处理紧急任务
• 适用场景：早期批处理系统

2. 剥夺调度方式

• 规则：可强行剥夺当前进程CPU使用权
• 优点：
  • 优先处理紧急任务
  • 支持时间片轮转
• 适用场景：分时系统、实时操作系统

2.4 进程的切换与过程

核心操作：

现场保存：将原进程的处理机运行环境数据（程序计数器、状态字、寄存器等）保存至PCB

现场恢复：从新进程的PCB中读取运行环境数据并载入寄存器

性能影响：

时间代价：切换需要消耗系统时间，频繁切换会导致系统效率下降

调度平衡：并非切换越频繁并发度越高，需权衡切换开销与执行效率

2.5 知识回顾

三、调度器&闲逛程序

3.1 调度器

核心功能: 负责进程在就绪态和运行态之间的转换，是操作系统内核的重要程序模块

3.2 调度程序的作用

调度程序的两个决定，调度程序决策内容：

1、让谁运行

• 选择运行进程（调度算法）

2、运行多长时间

• 确定运行时长（时间片大小）

3、什么事件会触发调度程序？

• 触发事件:
  • 新进程创建（可能引发抢占）
  • 进程退出（释放CPU资源）
  • 运行进程阻塞（主动放弃CPU）
  • I/O中断发生（可能唤醒阻塞进程）
• 调度策略差异:
  • 非抢占式: 仅当进程阻塞或退出时触发
  • 抢占式: 每个时钟中断或每k个时钟中断触发检查
• 检查机制: 就绪队列变化时强制检查，时钟中断周期性唤醒调度程序

3.3 不支持内核级线程的操作系统

• 调度单位: 以整个进程为基本调度单位
• 资源分配: 进程既是调度单位也是资源分配单位
• 特点: 线程切换需要进程切换，开销较大

3.4 支持内核级线程的操作系统

• 调度单位: 内核线程成为基本调度单位
• 资源分离:
  • 进程作为资源分配的基本单位
  • 线程作为CPU调度的基本单位
• 优势: 线程切换无需进程切换，提高并发效率

3.5 闲逛进程

• 存在意义: 当就绪队列为空时运行的默认进程，保证CPU永不空闲
• 设计理念: 类似人类”抖腿”行为，维持CPU基础运行状态

闲逛进程的特性

• 优先级: 系统最低优先级，确保优先运行其他进程
• 指令特点:
  • 执行0地址指令（不访存不访问寄存器）
  • 完整指令周期后检查中断
• 能效设计: 低功耗运行模式，节省能源消耗
• 调度唤醒: 通过指令周期末尾的中断检查唤醒调度程序

四、调度算法的评价指标

4.1 知识总览

• 核心指标：包括CPU利用率、系统吞吐量、周转时间（含带权周转时间）、等待时间、响应时间五大类
• 学习要点：需理解各指标设计原理并掌握计算方法

4.2 CPU的利用率

设计背景：因CPU造价昂贵（早期占计算机成本大部分，现代仍不便宜），需最大化其工作效率

多道程序提示：实际考题多涉及多道程序，建议用甘特图辅助计算

4.3 系统吞吐量

定义：单位时间内完成的作业数量

4.4 周转时间

用户视角：关注作业从提交到完成的整体耗时

• 组成要素：
  • 作业在外存后备队列等待时间（仅1次）
  • 进程就绪队列等待时间（多次）
  • CPU执行时间（多次）
  • IO操作等待时间（多次）
• 计算公式：周转时间=完成时间−提交时间

系统视角：更关注平均周转时间

4.5 带权周转时间

• 设计动机：解决相同周转时间下，长作业用户感受更好的问题（类比厕所排队：短作业用户对等待更敏感）
• 计算公式：

• 特性：
  • 值域：必然≥1（因周转时间包含运行时间）
  • 比较原则：越小越好

4.6 等待时间

• 用户需求：希望作业尽可能少等待处理机
• 进程等待时间：建立后等待被服务的时间总和（不包括IO服务时间）
• 作业等待时间：需额外加上外存后备队列等待时间
• 调度影响：调度算法主要影响等待时间（因CPU/IO服务时间通常固定）

4.7 响应时间

• 定义：从用户提交请求到首次产生响应的时间间隔

4.8 知识回顾

五、调度算法-FCFS、SJF/SPF/SRTN、HRRN（重点）

5.1 知识总览

核心算法：本节涵盖三种主要调度算法：先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、高响应比优先(HRRN)

分析框架：每种算法将按统一框架分析：算法思想、算法规则、适用场景（进程调度还是作业调度）、抢占式还是非抢占式、优缺点及饥饿问题

重点 – 优缺点

5.2 先来先服务（FCFS – First Come First Serve）

先来先服务算法分析

1、算法思想：模拟日常排队场景，体现公平性原则，严格按到达顺序服务

2、算法规则：按照作业/进程到达的先后顺序进行服务

3、适用场景

• 作业调度：选择后备队列中到达时间最早的作业（外存）

• 进程调度：选择就绪队列中到达时间最早的进程（内存）

4、典型非抢占式算法，当前进程必须主动释放CPU才会触发调度

5、优缺点：

优点

• 公平性：符合直觉的排队规则

• 实现简单：无需复杂优先级计算

缺陷：

• 排在长作业(进程)后面的短作业需要等待很长时间
• 带权周转时间很大，对短作业来说用户体验不好
• 即FCFS算法对长作业有利，对短作业不利

6、无饥饿：所有任务最终都能获得服务

题目特征：纯计算型进程（无I/O操作）

5.3 短作业/进程优先（SJF – Shortest Job First\SPF – Shortest Process First）

短作业优先算法分析

1、算法思想：追求最少的平均等待时间，最少的平均周转时间、最少的平均平均带权周转时间

2、算法规则：最短的作业/进程优先得到服务(所谓“最短”，是指要求服务时间最短)

3、适用场景：即可用于作业调度，也可用于进程调度。用于进程调度时称为“短进程优先(SPF，Shortest Process First)算法”

4、是否可抢占：SJF和SPF是非抢占式的算法；但是也有抢占式的版本一最短剩余时间优先算法(SRTN，Shortest Remaining Time Next)

5、优缺点：

优点

• 优点:“最短的”平均等待时间、平均周转时间，即相比FCFS等算法能获得更好的平均等待时间和周转时间

缺陷：

• 不公平。对短作业有利，对长作业不利。
• 可能产生饥饿现象。
• 另外，作业/进程的运行时间是由用户提供的，并不一定真实，不一定能做到真正的短作业优先

6、会。如果源源不断地有短作业/进程到来，可能使长作业/进程长时间得不到服务，产生“饥饿”现象。如果一直得不到服务，则称为“饿死“，即会导致饥饿现象，极端情况可能造成进程/作业”饿死”

短作业优先案例

最短剩余时间优先(SRTN, Shortest Remaining Time Next)

最短剩余时间优先算法：

• 1、每当有进程加入就绪队列改变时就需要调度，如果新到达的进程剩余时间比当前运行的进程剩余时间更短，则由新进程抢占处理机，当前运行进程重新回到就绪队列；
• 另外，当一个进程完成时也需要调度。

对比非抢占式的短作业优先算法，显然抢占式的这几个指标又要更低

短作业优先注意点

• 默认约定：题目未说明时，“短作业优先”默认为非抢占式
• 最优性说明：
  • 严格最优需满足”所有进程几乎同时到达“条件
  • 抢占式版本(SRTN)在实际中能获得更优的平均指标
• 教材差异：不同教材对算法最优性的表述可能存在差异，需结合上下文理解

5.4 高响应比优先（HRRN，Highest Response Ratio Next）

FCFS 算法是在每次调度的时候选择一个等待时间最长的作业(进程)为其服务。但是没有考虑到作业的运行时间，因此导致了对短作业不友好的问题

SJF 算法是选择一个执行时间最短的作业为其服务。但是又完全不考虑各个作业的等待时间，因此导致了对长作业不友好的问题，甚至还会造成饥饿问题

能不能设计一个算法，即考虑到各个作业的等待时间，也能兼顾运行时间呢?

答：高响应比优先算法

• 调度规则: 每次选择响应比最高的进程/作业
• 适用场景: 既可用于作业调度，也可用于进程调度
• 抢占性: 通常为非抢占式
• 调度时机: 仅当进程主动放弃CPU时（完成或阻塞）才重新计算响应比

• 综合优势:
  • 短作业优先：当等待时间相同时，优先短作业
  • 公平性：当运行时间相同时，优先等待久的作业
  • 防饥饿：长作业等待时间增加会提高其响应比
• 算法特点:
  • 非抢占式
  • 不会导致饥饿
  • 权衡了FCFS和SJF的优点

例题：HRRN调度计算

六、调度算法-时间片轮转、优先级、多级反馈队列

• 主要内容：本节将学习时间片轮转、优先级调度和多级反馈队列三种调度算法
• 学习要点：
  • 各算法的核心思想和解决的问题
  • 算法的具体运行规则
  • 适用于作业调度还是进程调度
  • 属于抢占式还是非抢占式
  • 算法的优缺点（常考选择题）
  • 是否会导致饥饿现象

6.1 时间片轮转（RR，Round-Robin）

1、算法思想：公平轮流为各进程服务，保证每个进程在一定时间间隔内都能得到响应

2、算法规则：按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行个时间片(如100ms)。若进程未在一个时间片内执行完，则剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。

3、用于作业/进程调度

• 适用范围：专门用于进程调度

• 原因：
  • 时间片是处理机时间分配单位
  • 只有装入内存建立进程后才能分配处理机时间
  • 进程是执行的基本单位

4、是否可抢占

• 抢占机制：属于抢占式算法
• 实现方式：
  • 时间片用完时强制剥夺处理机
  • 通过时钟中断通知CPU时间片结束
  • 时钟装置是计算机组成原理中的硬件组件

5、优缺点

• 优点：
  • 公平性：所有进程机会均等
  • 响应快：合理时间片下能保证及时响应
  • 适合分时系统：满足多用户交互需求
• 缺点：
  • 时间片设置难题：
    • 过大：退化为FCFS，响应时间变长（如10个进程时可能等待9秒）
    • 过小：进程切换开销过大（建议切换开销占比<1%）
  • 不区分任务紧急程度

6、是否会导致饥饿

• 饥饿分析：不会导致饥饿
• 原因：采用轮转机制保证每个进程都能定期获得时间片
• 注意点：时间片大小设置需要权衡响应时间和系统开销

例题:时间片轮转响应时间分析 – 时间片为2的情况

例题:时间片轮转响应时间分析 – 时间片为5的情况

• 题目解析：
  • 进程到达顺序：P1(0,5)→P2(2,4)→P3(4,1)→P4(5,6)
  • 时间片=2时的调度过程：
    • 0-2：P1运行（剩余3）
    • 2-4：P2运行（剩余2）
    • 4-6：P1运行（剩余1）
    • 6-7：P3运行（完成）
    • 7-9：P2运行（完成）
    • 9-16：P4分多次运行完成
  • 时间片=5时的调度过程：
    • 0-5：P1完整运行
    • 5-9：P2完整运行
    • 9-10：P3完整运行
    • 10-16：P4分两次运行
  • 关键发现：
    • 当时间片足够大时会退化为FCFS算法
    • 新到达进程优先于刚下处理机的进程排队

对比时间片2和5的情况

1、如果时间片太大，使得每个进程都可以在一个时间片内就完成，则时间片轮转调度算法退化为先来先服务调度算法，并且会增大进程响应时间。因此时间片不能太大

2、另一方面，进程调度、切换是有时间代价的（保存，恢复运行环境），因此如果时间片太小，会导致进程切换过于频繁，系统会花大量的时间来处理进程切换，从而导致实际用于进程执行的时间比例减少。可见时间片也不能太小。

综上：一般来说，请设计时间片时要让切换进程的开销占比不超过1%

（比如：系统中有10个进程在并发执行，如果时间片为1秒，则一个进程被响应可能需要等9秒….也就是说，如果用户在自己进程的时间片外通过键盘发出调试命令，可能需要等待9秒才能被系统响应）

6.2 优先级调度算法

优先级调度算法分析

• 核心思想：根据任务的紧急程度和重要程度决定处理顺序，为每个作业/进程设置优先级，调度时选择优先级最高的任务
• 适用范围：既可用于作业调度（选择外存后备队列中的作业进入内存），也可用于进程调度（选择内存就绪队列中的进程分配处理机），还可用于I/O调度
• 实现方式：
  • 非抢占式：仅在进程主动放弃处理机时进行调度
  • 抢占式：除进程主动放弃外，当就绪队列变化时也需检查是否发生抢占

• 优点：
  • 能明确区分任务紧急程度和重要程度
  • 特别适合实时操作系统
  • 可灵活调整对不同类型进程的偏好
• 缺点：
  • 可能导致低优先级进程饥饿（当持续有高优先级进程到达时）
  • 需要合理设计优先级调整机制以避免不公平现象

例题:非抢占式优先级调度算法

• 题目解析：
  • 审题要点：注意题目说明”优先数越大，优先级越高”（有些题目可能相反）
  • 调度过程：
    • 0时刻：只有P1到达，开始运行
    • 7时刻：P1结束，检查就绪队列（P2,P3,P4），选择优先级最高的P3
    • 8时刻：P3结束，选择优先级相同的P2（因到达时间更早）
    • 12时刻：P2结束，最后运行P4
  • 关键特征：调度仅发生在进程主动放弃处理机时

例题:抢占式优先级调度算法

• 题目解析：
  • 审题要点：同样注意优先数与优先级的关系
  • 调度过程：
    • 0时刻：P1开始运行
    • 2时刻：P2到达（优先级>P1），发生抢占
    • 4时刻：P3到达（优先级>P2），再次抢占
    • 5时刻：P3结束，选择就绪队列中等待时间最长的P2
    • 7时刻：P2结束，选择P4（优先级>P1）
    • 11时刻：P4结束，最后运行P1剩余部分
  • 关键特征：每当新进程到达（就绪队列变化）时都需检查抢占可能

补充

• 队列组织方式：
  • 多队列：按不同优先级组织多个就绪队列
  • 单队列：高优先级进程排在更靠近队头的位置
• 优先级类型：
  • 静态优先级：创建时确定后不再改变
  • 动态优先级：初始值确定后可根据情况调整
• 优先级设置原则：
  • 系统进程 > 用户进程
  • 前台进程 > 后台进程
  • I/O型进程 > 计算型进程（因I/O设备可与CPU并行工作，提高资源利用率）
• 动态调整策略：
  • 长时间等待的进程：适当提高优先级（类似高响应比优先算法）
  • 长时间运行的进程：适当降低优先级
  • 频繁I/O操作的进程：提高优先级（因其可能是I/O繁忙型进程）

6.3 多级反馈队列调度算法

比较以上提到的算法

• FCFS优点：公平性最好，所有进程按到达顺序依次执行
• SJF优点：能优先处理短作业，使平均等待时间和周转时间最优
• 时间片轮转优点：保证各进程能及时获得响应
• 优先级调度优点：通过优先级灵活控制进程服务机会
• 设计目标：寻找能综合上述优点的折中调度算法 – 多级反馈队列调度算法

分析多级反馈队列调度算法

• 核心思想：对多种调度算法进行折中权衡
• 实现方式：
  • 多级队列设置：建立多级就绪队列，优先级从高到低，时间片从小到大
  • 新进程处理：新进程先进入第1级队列，按FCFS原则等待分配时间片
  • 时间片用完处理：若进程未结束，则进入下一级队列队尾；若已在最下级队列则重新放回队尾
  • 调度规则：仅当第k级队列为空时才调度k+1级队列队头进程

• 综合优点：
  • 公平性：继承FCFS优点，新进程优先获得服务
  • 响应快：类似时间片轮转，新进程能快速获得响应
  • 短作业优：短进程只需经历前几级队列即可完成，类似SJF
  • 防作弊：无需预先估计进程运行时间，避免用户虚报
  • 灵活性：可调整对不同类型进程的偏好程度
• 特殊处理：
  • IO型进程：阻塞唤醒后可保持原队列优先级，不降级
  • 计算型进程：会逐步降级到低优先级队列
• 缺点：
  • 复杂性：实现规则较为复杂
  • 饥饿风险：当持续有短进程到达时，长进程可能饥饿

例题:多级反馈队列调度算法

• 题目解析：
  • 队列设置：三级队列，时间片分别为1、2、4单位时间
  • P1处理：0时刻进入第1级队列，执行1单位时间后转入第2级队列
  • P2处理：1时刻到达，抢占执行1单位时间后转入第2级队列
  • 抢占机制：5时刻P3到达第1级队列，抢占正在运行的P2，P2返回原队列队尾
  • 最终处理：当高级队列为空时，才处理低级队列中的进程
  • 饥饿现象：若持续有短进程到达，低级队列进程可能长期得不到服务

七、多级队列调度算法

7.1 多级队列调度定义

• 基本结构：系统按进程类型设置多个队列，进程创建后根据类型插入对应队列
• 队列分类：通常分为系统进程、交互式进程和批处理进程三类队列
• 工作流程：每次调度时先选择队列，再从选中队列中选择具体进程执行

7.2 队列优先级设定

• 优先级顺序：系统进程(最高) > 交互式进程 > 批处理进程(最低)
• 系统进程：如内存管理进程，需要最高优先级保证系统稳定运行
• 交互式进程：如游戏、打字软件，需要快速响应（用户操作后立即反馈）
• 批处理进程：如AI模型训练、视频渲染，对响应时间不敏感
• 设计原因：
  • 系统进程优先级最高是必然要求
  • 交互式进程需要及时反馈用户体验（如游戏操作、打字响应）
  • 批处理进程优先级最低因为用户不关心其执行速度（如视频渲染进度）

7.3 队列调度策略

• 队列间调度：
  • 固定优先级：高优先级队列非空时始终优先调度，可能导致低优先级队列饥饿
  • 时间片划分：按比例分配时间（如系统50%、交互式40%、批处理10%）
• 队列内调度：
  • 系统进程队列：可采用优先级调度（选择最紧急的进程）
  • 交互式队列：采用时间片轮转(RR)，保证快速响应
  • 批处理队列：采用先来先服务(FCFS)
• 实际应用：
  • 队列分类可更细致（多于三级）
  • 各队列可采用不同调度算法的组合
  • 时间片划分比例可根据实际需求调整

八、对上述算法的回顾

算法对比:

• FCFS:
  • 非抢占式
  • 优点：公平简单
  • 缺点：对短作业不利
• SJF:
  • 默认非抢占式（有抢占式变种SRTN）
  • 优点：最短平均等待时间
  • 缺点：可能导致长作业饥饿
• HRRN:
  • 非抢占式
  • 优点：综合前两者优势
  • 缺点：计算开销较大、
• 系统适用性:
  • 这些算法更关注系统整体性能
  • 适用于早期批处理系统
  • 现代系统中FCFS常作为其他算法的组成部分

1. 时间片轮转调度

• 抢占性: 采用抢占式调度机制
• 核心优势:
  • 保证公平性，特别适合分时系统
  • 每个进程都能获得均等的CPU时间
• 主要缺点:
  • 频繁的上下文切换带来额外开销
  • 未考虑进程优先级差异
• 饥饿问题: 不会导致进程饥饿
• 时间片设置:
  • 时间片过大：退化为先来先服务(FCFS)算法
  • 时间片过小：系统开销显著增加，大量时间用于进程切换

2. 优先级调度

• 实现方式:
  • 抢占式版本：高优先级进程可立即抢占CPU
  • 非抢占式版本：仅在当前进程主动放弃CPU时进行调度
• 应用场景: 特别适合实时系统需求
• 优势特点: 能有效区分不同优先级任务
• 潜在问题:
  • 可能导致低优先级进程长期得不到执行（饥饿）
  • 需要合理的优先级设置策略
• 优先级类型:
  • 静态优先级：进程创建时确定且不变
  • 动态优先级：可根据系统状况调整
• 调度时机:
  • 非抢占式：仅检查进程主动放弃CPU的时刻
  • 抢占式：还需检查就绪队列变化时的抢占可能性

3. 多级反馈队列调度

• 算法特点:
  • 实现机制较为复杂
  • 采用抢占式调度策略
• 主要优势: 在响应时间和系统吞吐量之间取得良好平衡
• 潜在缺陷: 仍可能导致某些进程饥饿
• 实践应用: Unix系统采用此算法
• 学习建议: 需结合具体例题理解其运行规则

4. 算法适用性分析

• 系统演进:
  • 早期批处理系统关注宏观指标（如平均周转时间）
  • 现代交互式系统更注重响应时间和公平性
• 算法适配:
  • 这三种算法特别适合交互式系统需求
  • 能提供快速响应和公平的资源分配
• 性能平衡: 通过多种策略实现系统性能的优化平衡

5. 学习建议

• 重点掌握:
  • 各算法导致饥饿的可能性分析
  • 时间片大小的影响评估
  • 优先级设置原则与方法
• 实践方法: 通过课后习题巩固调度算法的核心概念
• 考核重点: 比起早期算法，这些算法的优缺点较少直接考察