分時操作系統(tǒng)調(diào)度算法

　　分時操作系統(tǒng)采用時間片輪轉(zhuǎn)的方式為用戶提供服務(wù)，那么你了解什么是時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度嗎?下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了分時操作系統(tǒng)的調(diào)度算法的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　分時操作系統(tǒng)的調(diào)度算法詳解

　　時間片的概念，可以用來部分解釋本書開始時的一句話："在數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，你親眼看見的，都不是真的"。在宏觀上：我們可以同時打開多個應(yīng)用程序，每個程序并行不悖，同時運行。但是在微觀上：由于只有一個CPU，一次只能處理程序要求的一部分，如何處理公平，一種方法就是引入時間片，每個程序輪流執(zhí)行。

　　概念的引入

　　說到并行計算，尤其是單臺計算機(jī)的并行計算，一定要先建立時間片的概念。我們現(xiàn)在所用的，不管是Windows還是Linux，一般都稱為多任務(wù)操作系統(tǒng)，即，系統(tǒng)允許并行運行多個應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)一般是按照一定策略，定期給每個活動的進(jìn)程執(zhí)行其內(nèi)部程序的機(jī)會，并且每次只執(zhí)行一小段時間，然后操作系統(tǒng)利用中斷強行退出執(zhí)行，將當(dāng)前程序信息壓棧，然后開始執(zhí)行下一個進(jìn)程的一小段程序。通過這樣不斷快速的循環(huán)切換，每個程序都獲得執(zhí)行，在用戶看來，感覺到很多程序都在平行的執(zhí)行，這就模擬了并行計算。當(dāng)然，新的多核CPU以及超線程CPU，內(nèi)部就有超過1個的CPU執(zhí)行體，運行時就不是模擬了，而是真的有兩個以上的程序在被執(zhí)行。當(dāng)然在我們程序員看來，只需要理解程序是被操作系統(tǒng)片段執(zhí)行的，每個片段就是一個時間片，就足夠了。既然是片段執(zhí)行，程序員就必須理解，在自己的程序運行時不是獨一無二的，我們看似很順暢的工作，其實是由一個個的執(zhí)行片段構(gòu)成的，我們眼中相鄰的兩條語句甚至同一個語句中兩個不同的運算符之間，都有可能插入其他線程或進(jìn)程的動作。

　　基本概念

　　時間片輪轉(zhuǎn)法(Round-Robin，RR)主要用于分時系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度。為了實現(xiàn)輪轉(zhuǎn)調(diào)度，系統(tǒng)把所有就緒進(jìn)程按先入先出的原則排成一個隊列。新來的進(jìn)程加到就緒隊列末尾。每當(dāng)執(zhí)行進(jìn)程調(diào)度時，進(jìn)程調(diào)度程序總是選出就緒隊列的隊首進(jìn)程，讓它在CPU上運行一個時間片的時間。時間片是一個小的時間單位，通常為10~100ms數(shù)量級。當(dāng)進(jìn)程用完分給它的時間片后，系統(tǒng)的計時器發(fā)出時鐘中斷，調(diào)度程序便停止該進(jìn)程的運行，把它放入就緒隊列的末尾;然后，把CPU分給就緒隊列的隊首進(jìn)程，同樣也讓它運行一個時間片，如此往復(fù)。[1]

　　進(jìn)程調(diào)度

　　采用此算法的系統(tǒng)，其程序就緒隊列往往按進(jìn)程到達(dá)的時間來排序。進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進(jìn)程，也就是說按照先來先服務(wù)原則調(diào)度，但一旦進(jìn)程占用處理機(jī)則僅使用一個時間片。在使用先一個時間片后，進(jìn)程還沒有完成其運行，它必須釋放出處理機(jī)給下一個就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等待再次運行。處理器同一個時間只能處理一個任務(wù)。處理器在處理多任務(wù)的時候，就要看請求的時間順序，如果時間一致，就要進(jìn)行預(yù)測。挑到一個任務(wù)后，需要若干步驟才能做完，這些步驟中有些需要處理器參與，有些不需要(如磁盤控制器的存儲過程)。不需要處理器處理的時候，這部分時間就要分配給其他的進(jìn)程。原來的進(jìn)程就要處于等待的時間段上。經(jīng)過周密分配時間，宏觀上就象是多個任務(wù)一起運行一樣，但微觀上是有先后的，就是時間片輪換。

　　分時操作系統(tǒng)調(diào)度算法的實現(xiàn)思想

　　時間片輪轉(zhuǎn)算法的基本思想是，系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)算法的原則，排成一個隊列，每次調(diào)度時，系統(tǒng)把處理機(jī)分配給隊列首進(jìn)程，并讓其執(zhí)行一個時間片。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完時，由一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序根據(jù)這個請求停止該進(jìn)程的運行，將它送到就緒隊列的末尾，再把處理機(jī)分給就緒隊列中新的隊列首進(jìn)程，同時讓它也執(zhí)行一個時間片。