cpu的调度算法

1. cpu调度算法决定了进程执行的顺序.若有n个进程需要调度，有多少种可能的调度顺

前两天做操作系统作业的时候学习了一下几种进程调度算法，在思考和讨论后，有了一些自己的想法，现在就写出来，跟大家讨论下。，或者说只有有限的CPU资源，当系统中有多个进程处于就绪状态，要竞争CPU资源时，操作系统就要负责完成如何分配资源的任务。在操作系统中，由调度程序来完成这一选择分配的工作，调度程序所使用的算法即是调度算法。调度算法需要考虑的指标主要有尽量保证CPU资源分配的公平性；按照一定策略强制执行算法调度；平衡整个计算机系统，尽量保持各个部分都处于忙碌状态。而根据系统各自不同的特点和要求，调度算法又有一些侧重点和目标不同，因此，算法按照系统差异主要分为三大类：批处理系统中的调度算法，代表调度算法有：先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先。交互式系统中的调度算法，代表调度算法有：轮转调度、优先级调度、多级队列、最短进程优先、保证调度、彩票调度、公平分享调度。实时系统中的调度算法，代表调度算法有：速率单调调度、最早最终时限优先调度。下面就上述提到的调度算法中挑出几个进行重点分析：保证调度保证调度是指利用算法向用户做出明确的性能保证，然后尽力按照此保证实现CPU的资源分配。利用这种算法，就是定一个进程占用CPU的时间的标准，然后按照这个标准去比较实际占用CPU的时间，调度进程每次使离此标准最远的进程得到资源，不断满足离所保证的标准最远的进程，从而平衡资源分配满足这个标准的要求。保证调度算法的优点是：能很好的保证进程公平的CPU份额，当系统的特点是：进程的优先级没有太大悬殊，所制定的保证标准差异不大，各个进程对CPU的要求较为接近时，比如说系统要求n个进程中的每个进程都只占用1/n的CPU资源，利用保证调度可以很容易的实现稳定的CPU分配要求。但缺点是，这种情况太过理想，当系统的各个进程对CPU要求的紧急程度不同，所制定的保证较为复杂的时候，这个算法实现起来比较困难。彩票调度彩票调度这种算法的大意是指向进程提供各种系统资源如CPU资源的彩票，当系统需要做出调度决策时，随机抽出一张彩票，由此彩票的拥有者获得资源。在彩票调度系统中，如果有一个新的进程出现并得到一些彩票，那么在下一次的抽奖中，该进程会有同它持有彩票数量成正比例的机会赢得奖励。进程持有的彩票数量越多，则被抽中的可能性就越大。调度程序可以通过控制进程的彩票持有数量来进行调度。彩票调度有很多优点：首先，它很灵活，系统增加分给某个进程的彩票数量，就会大大增加它占用资源的可能性，可以说，彩票调度的反应是迅速的，而快速响应需求正是交互式系统的一个重要要求。其次，彩票调度算法中，进程可以交换彩票，这个特点可以更好的保证系统的平衡性，使其各个部分都尽可能的处于忙碌状态。而且利用彩票调度还可以解决许多别的算法很难解决的问题，例如可以根据特定的需要大致成比例的划分CPU的使用。速率单调调度速率单调调度算法是一种可适用于可抢占的周期性进程的经典静态实时调度算法。当实时系统中的进程满足：每个周期性进程必须在其周期内完成，且进程之间没有相互依赖的关系，每个进程在一次突发中需要相同的CPU时间量，非周期的进程都没有最终时限四个条件时，并且为了建模方便，我们假设进程抢占即刻发生没有系统开销，可以考虑利用速率单调算法。速率单调调度算法是将进程的速率（按照进程周期所算出的每秒响应的次数）赋为优先级，则保证了优先级与进程速率成线性关系，这即是我们所说的速率单调。调度程序每次运行优先级最高的，只要优先级较高的程序需要运行，则立即抢占优先级低的进程，而优先级较低的进程必须等所有优先级高于它的进程结束后才能运行。速率单调调度算法可以保证系统中最关键的任务总是得到调度，但是缺点是其作为一种静态算法，灵活性不够好，当进程数变多，系统调度变得复杂时，可能不能较好的保证进程在周期内运行。最早最终时限优先调度最早最终时限优先调度算法是一个动态算法，不要求进程是周期性的，只要一个进程需要CPU时间，它就宣布它的到来时间和最终时限。调度程序维持一个可运行的进程列表，按最终时限排序，每次调度一个最终时限最早的进程得到CPU 。当新进程就绪时，系统检查其最终时限是否在当前运行的进程结束之前，如果是，则抢占当前进程。由于是动态算法，最早最终优先调度的优点就是灵活，当进程数不超过负载时，资源分配更优，但也同样由于它的动态属性，进程的优先级都是在不断变化中的，所以也没有哪个进程是一定可以保证满足调度的，当进程数超过负载时，资源分配合理度会急速下降，所以不太稳定。

2. cpu调度的基本方式

我们知道，程序需要获得CPU的资源才能被调度和执行，那么当一个进程由于某种原因放弃CPU然后进入阻塞状态，下一个获得CPU资源去被调度执行的进程会是谁呢？下图中，进程1因为阻塞放弃CPU资源，此时，进程2刚IO操作结束，可以获得CPU资源去被调度，进程3的时间片轮转结束，也同样可以获得CPU资源去被调度，那么，此时的操作系统应该安排哪个进程去获得CPU资源呢？这就涉及到我们操作系统的CPU调度策略了。

根据生活中的例子，我们很容易想到以下两种策略CPU调度的直观想法：1.FIFO谁先进入，先调度谁，这是一种非常简单有效的方法，就好比我们去饭堂打饭，谁先到就给谁先打饭。但是这种策略会遇到一个问题：如果遇到一个很小的任务，但是它是最后进入的，那么必须得前面一大堆任务结束完后才能执行这个小小的任务，这样就感觉很不划算呀！因为我只是简简单单的一个小任务，但是从打开这个任务到结束这个任务要很久。这显然不符合我们的需求，因而我们会想到第2种策略，就是先调度小任务，后调度大任务。2.Priority很简单，就是任务短的优先执行，但是此时又有问题了，任务虽然短，但是它的执行时间不一定短，就好比在一个银行业务中，客户填写一个表，这是一个非常短的任务吧——就单单填个表，但是这个表很长很长，那么这个短任务它的执行时间就很长了，我们怎么知道这个短的任务将来会执行多长的时间呢？所以，这样的策略还是依然有问题。那么，面对诸多的场景，如何设计调度算法呢？首先，我们要明白我们的算法应该让什么更好呢？面对客户：银行调度算法的设计目标应该是用户满意；而面对进程：CPU调度的目标应该是进程满意。那怎么才能让进程满意呢？那就是时间了。进程希望尽早地结束任务，这就是周转时间(从任务到达到任务结束)要短，而且希望用户的操作能够尽快地被响应，这就是响应时间(从操作发生到响应)要短。而且系统内耗时间要少，吞吐量(任务的完成量)要大，系统需要把更多的时间用在任务的执行上，而不能老是去做无关紧要的事情，例如：频繁切换任务，切换栈，分配资源等事情。同时，系统还要去合理地调配任务。那么，CPU的调度策略如何做到合理呢？首先得明白系统中有以下的几种矛盾。1.吞吐量和响应时间之间有矛盾响应时间小=>切换次数多=>系统内耗大=>吞吐量小由于需要较短的响应时间，那么就得频繁地切换任务，这样系统的很多时间都花在切换任务上面了，系统的内耗大了，吞吐量就小了。2.前台任务和后台任务的关注点不同前台任务关注响应时间，后台任务关注周转时间。前台任务例如我们的word文档，我们打一个字，需要立马显示在文档中，这就是word文档这个任务关注的是响应时间；而后台任务中，例如我们的javac编译java代码，它的周转时间要小，即该任务从进入到结束所花的时间要小，即编译完成的时间要小。http://3.IO约束型任务和CPU约束型任务各有各的特点IO约束型任务就是使用CPU的时间较少，进行IO操作的时间较长，CPU约束型的任务就是使用CPU的时间较长。因此，要做到合理，需要折中、综合考虑以上的几种矛盾。由此，产生了一些CPU的调度算法，在下一节我们将重点讲述这些CPU调度算法。

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编辑于 2019-12-11 · 着作权归作者所有
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3. 进程调度的方式有哪两种试列举至少4种进程调度算法。

进程调度的方式有非剥夺方式和剥夺方式。
非剥夺方式：
分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程。
剥夺方式：
当一个进程正在运行时，系统可以基于某种原则，剥夺已分配给它的处理机，将之分配给其它进程。剥夺原则有：优先权原则、短进程优先原则、时间片原则。
进程调度算法：
1、先进先出算法（FIFO）：
算法总是把处理机分配给最先进入就绪队列的进程，一个进程一旦分得处理机，便一直执行下去，直到该进程完成或阻塞时，才释放处理机。
举例：有三个进程P1、P2和P3先后进入就绪队列，它们的执行期分别是21、6和3个单位时间，对于P1、P2、P3的周转时间为21、27、30，平均周转时间为26。可见，FIFO算法服务质量不佳，容易引起作业用户不满，常作为一种辅助调度算法。
2、最短CPU运行期优先调度算法(SCBF--Shortest CPU Burst First)：
该算法从就绪队列中选出下一个“CPU执行期最短”的进程，为之分配处理机。
举例：在就绪队列中有四个进程P1、P2、P3和P4，它们的下一个执行进程调度期分别是16、12、4和3个单位时间，P1、P2、P3和P4的周转时间分别为35、19、7、3，平均周转时间为16。该算法虽可获得较好的调度性能，但难以准确地知道下一个CPU执行期，而只能根据每一个进程的执行历史来预测。
3、时间片轮转法：
前几种算法主要用于批处理系统中，不能作为分时系统中的主调度算法，在分时系统中，都采用时间片轮转法。简单轮转法：系统将所有就绪进程按FIFO规则排队，按一定的时间间隔把处理机分配给队列中的进程。这样，就绪队列中所有进程均可获得一个时间片的处理机而运行。
4、多级反馈队列：
多级队列方法：将系统中所有进程分成若干类，每类为一级。多级反馈队列方式是在系统中设置多个就绪队列，并赋予各队列以不同的优先权。

4. 操作系统-cpu调度算法设计

对等动态优先权算法，进程调度过程掌握情况；考查学生的写算法和编程能力等；考查学生的分析问题和解决问题的能力；实验报告的撰写能力等。 设计思路： （1）先对就绪队列，阻塞队列，cpu的进行初始化。 （2）进行进程调度的选择。 1）cpu，就绪...

5. 多核CPU操作系统采用的是什么任务调度算法

目前多数多核CPU操作系统采用的是基于全局队列的任务调度算法

处理器设计的首要问题是选择程序执行模型。程序执行模型的适用性决定多核处理器能否以最低的代价提供最高的性能。程序执行模型是编译器设计人员与系统实现人员之间的接口。编译器设计人员决定如何将一种高级语言程序按一种程序执行模型转换成一种目标机器语言程序; 系统实现人员则决定该程序执行模型在具体目标机器上的有效实现。当目标机器是多核体系结构时，产生的问题是: 多核体系结构如何支持重要的程序执行模型？是否有其他的程序执行模型更适于多核的体系结构？这些程序执行模型能多大程度上满足应用的需要并为用户所接受？