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96SEO 2026-02-20 08:24 0
由于早期的CPU造价极其昂贵因此人们会希望让CPU尽可能多地工作CPU利用率指CPU“忙碌”的时间占总时间的比例。
利用率
总时间Eg:某计算机只支持单道程序某个作业刚开始需要在CPU上运行5秒再用打印机打印输出5秒之后再执行5秒才能结束。
在此过程中CPU利用率、打印机利用率分别是多少
对于计算机来说希望能用尽可能少的时间处理完尽可能多的作业系统吞吐量单位时间内完成作业的数量系统吞吐量
Eg:某计算机系统处理完10道作业共花费100秒则系统吞吐量为
对于计算机的用户来说他很关心自己的作业从提交到完成花了多少时间。
周转时间是指从作业被提交给系统开始到作业完成为止的这段时间间隔。
它包括四个部分作业在外存后备队列上等待作业调度高级调度的时间、进程在就绪队列上等待进程调度低级调度的时间、进程在CPU上执行的时间、进程等待/O操作完成的时间。
后三项在一个作业的整个处理过程中可能发生多次。
(作业)周转时间
作业提交时间对于用户来说更关心自己的单个作业的周转时间平均周转时间
作业数对于操作系统来说更关心系统的整体表现因此更关心所有作业周转时间的平均值带权周转时间
作业实际运行的时间对于周转时间相同的两个作业实际运行时间长的作业在相同时间内被服务的时间更多带权周转时间更小用户满意度更高对于实际运行时间相同的两个作业周转时间短的带权周转时间更小用户满意度更高平均带权周转时间
计算机的用户希望自己的作业尽可能少的等待处理机等待时间指进程/作业处于等待处理机状态时间之和等待时间越长用户满意度越低。
对于进程来说等待时间就是指进程建立后等待被服务的时间之和在等待/O完成的期间其实进程也是在被服务的所以不计入等待时间。
一个作业总共需要被CU服务多久被I/O设备服务多久一般是确定不变的因此调度算法其实只会影响作业/进程的等待时间。
当然与前面指标类似也有“平均等待时间”来评价整体性能。
对于计算机用户来说会希望自己的提交的请求比如通过键盘输入了一个调试命令尽早地开始被系
统服务、回应。
响应时间指从用户提交请求到首次产生响应所用的时间。
例题各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表示。
使用先来先服务调度算法计算各进程的等待时间、平均等待时间、周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间。
先来先服务调度算法按照到达的先后顺序调度事实上就是等待时间越久的越优先得到服务。
因此调度顺序为P1→P2→P3→P4
P17-07;P211-29:P312-48;P416-511带权周转时间
运行时间带权周转时间P17/71;29/42.25;P38/18;P411/42.75等待时间
运行时间等待时间P17-70;P29-45;P38-17;P411-47平均周转时间(79811)/48.75平均带权周转时间12.2582.75)/43.5平均等待时间(0577)/44.75
优点公平、算法实现简单缺点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
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
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(SPE,Shortest
SJF和SPF是非抢占式的算法。
但是也有抢占式的版本一一最短剩余时间优先算法SRTN,Shortest
例题各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表示。
使用非抢占式的短作业优先调度算法计算各进程的等待时间、平均等待时间、周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间。
短作业/进程优先调度算法每次调度时选择当前己到达且运行时间最短的作业/进程。
因此调度顺序为P1→P3→P2→P4
周转时间P17-07;P38-44:P212-210:P416-511
带权周转时间P17/71;P34/14;P210/42.5;P411/42.75
等待时间P17-70:P34-13;P210-46;P411-47
例题各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表示。
使用抢占式的短作业优先调度算法计算各进程的等待时间、平均等待时间、周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间。
最短剩余时间优先算法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
周转时间完成时间-到达时间周转时间P116-016:P27-25:P35-41:P411-56带权周转时间周转时间/运行时间带权周转时间P116/72.28;P25/41.25;P31/11;P46/41.5等待时间周转时间-运行时间等待时间P116-79:P25-41;P31-10;P46-42平均周转时间(16516)/47平均带权周转时间(2.281.2511.5)/41.5平均等待时间(9102)/43
优点“最短的”平均等待时间、平均周转时间缺点不公平。
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会导致饥饿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”
算法思想要综合考虑作业/进程的等待时间和要求服务的时间算法规则在每次调度时先计算各个作业/进程的响应比选择响应比最高的作业/进程为其服务既可用于作业调度也可用于进程调度非抢占式的算法。
因此只有当前运行的作业/进程主动放弃处理机时才需要调度才需要计算响应比响应比
例题各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表示。
使用高响应比优先调度算法计算各进程的等待时间、平均等待时间、周转时间、平均周转时间、带权周转时间、平均带权周转时间。
高响应比优先算法非抢占式的调度算法只有当前运行的进程主动放弃CPU时正常/异常完成或主动阻塞才需要进行调度调度时计算所有就绪进程的响应比选响应比最高的进程上处理机。
0时刻只有P1到达就绪队列P1上处理机7时刻(P1主动放弃CPU):就绪队列中有P2(响应比(54)/42.25)、P3(31)/14)、P4(24)/41.5),8时刻(P3完成)P2(2.5)、P4(1.75)12时刻(P2完成)就绪队列中只剩下P4
综合考虑了等待时间和运行时间要求服务时间等待时间相同时要求服务时间短的优先(SF的优点)要求服务时间相同时等待时间长的优先(FCFS的优点)对于长作业来说随着等待时间越来越久其响应比也会越来越大从而避免了长作业饥饿的问题
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