在多道程序系统中,进程的数量往往多于处理机的个数,进程争用处理机的情况就在所难免。处理机调度是对处理机进行分配,就是从就绪队列中,按照一定的算法(公平、髙效)选择一个进程并将处理机分配给它运行,以实现进程并发地执行。 处理机调度是多道程序操作系统的基础,它是操作系统设计的核心问题。
java线程的五种状态其实要真正高清,只需要明白计算机操作系统中进程的知识,原理都是相同的。
在多道程序环境下,内存中存在着多个进程,进程的数目往往多于处理机的数目。这就要求系统能按某种算法,动态地将处理机分配给一个处于就绪状态的进程,使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。
1. 先来先服务调度算法。先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度, 也可用于进程调度。FCFS算法比较有利于长作业(进程),而不利于短作业(进程)。由此可知,本算法适合于CPU繁忙型作业, 而不利于I/O繁忙型的作业(进程)。
很多学习完《操作系统原理》这门课程的小伙伴都应该对“FCFS(先到先服务)”、“SJF(短作业优先)”等调度算法原理比较熟悉。但是在实际做题的时候,往往一不小心就把概念搞错,不容易区分“作业调度”和“进程调度”的区别。下面我主要针对这两个概念进行解析并给出经典习题解答。 PS:本博客并不详解每种调度算法的原理,因此有这方面需求的小伙伴可以直接pass了。
当有多项任务需要处理时,由于资源有限,所有任务无法同时处理,此时就需要确定某种规则来决定各项任务的执行顺序,这就是调度
先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度,也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时,每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业,将它们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时,则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
综上即FCFS算法对长作业有利,对短作业不利(例如上面例题种P3作业的带权周转时间达到了很大的8)
系统将按照作业到达的先后次序来进行作业调度,或者说它是优先考虑在系统中等待时间最长的作业,而不管该作业所需执行时间的长短,从后备作业队列中优先选择几个最先进入该队列的作业,将他们调入内存,为他们分配资源和创建进程。然后把它放入就绪队列。当在进程调度中采用FCFS算法时,每次调度是从就绪的进程队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而组赛后,进程调度程序才将处理机分配给其他进程。 在进程调度中采用先来先服务算法的时候,每次调度就从就绪队列中选一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,即谁第一排队谁就先被执行。
在多道程序环境下,主存中有着多个进程,其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法,动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程,使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源,提高处理机的利用率及改善系统性能(吞吐量、响应时间),在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏,因而,处理机的调度问题便成为操作系统设计的中心问题之一。
一个批处理型的作业,从进入系统并驻留在外存的后备队列上开始,直至作业运行完毕,可能要经历的三级调度:
CPU 在计算机系统中是非常重要的,但是早期的时候非常简单,是因为它像其他资源一样被一个作业所独占,不存在什么处理及分配或者调度的问题,但是随着各种多道程序的设计以及不同类型的操作系统的出现,不同的CPU的管理方法将会为用户提供不同性能的操作系统
当有一堆任务要处理,但由于资源有限,这些事情没法同时处理。这就需要确定某种规则来决定处理这些任务的顺序,这就是 “调度” 研究的问题。
4、高响应比优先调度算法:在批处理系统中,短作业优先算法是一种比较好的算法,其主要的不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引入前面所述的动态优先权,并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a 提高,则长作业在等待一定的时间后,必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为:
介绍:又称为高级调度或长程调度,调度对象是作业。根据作业控制块(JCB)中的信息,审查系统能否满足用户作业的资源需求,以及按照一定的算法,从外存的后备队列中选取某些作业调入内存,并为他们创建进程、分配必要的资源。然后再将新创建的进程插入到就绪队列,准备执行。
首先,从操作系统的层次来说,进程(Progress)是资源分配和系统调度的的基本单位也可以理解为程序的基本执行实体;当一个程序被载入到内存中并准备执行,它就是一个进程!当进程被创建了,操作系统就会为该进程分配一个唯一、不重复的 ID,用于区分不同的进程
不管啥系统,进程的数量一般多余处理机数,那她们就会对处理机争抢,指望着处理机今晚能翻自己的牌子。系统自带的进程也会参与这场争抢,所以后宫太监长进程调度程序会按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
要求学生了解进程的定义与特征、进程的状态与切换、进程管理的数据结构、进程的创建与终止、阻塞与唤醒、挂起与激活以及处理机调度的相关概念。
在多道程序环境中,主存中有着多个进程,其数目往往多于处理机数量。这就要求系统能按照某种算法动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程,使之执行,分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。 处理机调度 在多道程序系统中,一个作业被提交后必须经过处理机调度后,方能获得处理机执行。对于批量型作业而言,通常需要经历作业调度(也称为高级调度)和进程调度(也称为低级调度)两个过程才能获得处理机;而对于终端型作业而言,通常只需要经过进程调度就可以获得处理机。除了上述两种调度,操作系统中往往也设置了中级调度,用来提
用于作业调度时,考虑的是哪个作业先到达后备队列;用于进程调度时,考虑的是哪个进程先到达就绪队列
先来先服务算法指的是按照作业/进程到达的先后顺序进行服务的,主要从“公平”的角度考虑。用于作业调度时,考虑的是哪个作业先到达后备队列;用于进程调度时,考虑的是哪个进程先到达就绪队列,是非抢占式算法,不会导致饥饿(某进程/作业长时间得不到服务)
操作系统的处理器资源主要是介绍了,由于多道程序设计带来的并发性,内存中运行多个进程并发运行。而处理器资源是远远小于进程的数量的,所以如何调度处理器给合适的进程成为了OS的焦点。
一、进程调度 无论是在批处理还是分时系统中,用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外,系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。进程调度属于处理机调度。 处理机调度分为三个层次: 高级调度:(High-Level Scheduling)又称为长程调度、作业调度,它决定把外存上处于后备队列中的作业调入内存运行,为他们创建进程、分配必要的资源,放入就绪队列 低级调度:(Low-Level Scheduling
进程的概念起源于操作系统,是操作系统最核心的概念,也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的
所谓进程调度方式,是指当某个进程正在处理机上执行时,若有某个更为重要或紧迫的进程需要处理,即有优先权更高的进程进入就绪队列,此时应如何分配处理机。通常有以下两种进程调度方式:
文中的很多图片来源我考研时看的网课,B 站上应该还能找到,王道考研出品的操作系统系列,各位可以去看看,适用于考试,不太适用于春招秋招,因为知识点讲的太细,边边角角都会讲到,各位可以挑几个章节去看。全文脉络思维导图如下:
调度研究的问题是:面对有限的资源,如何处理任务执行的先后顺序。对于处理机调度来说,这个资源就是有限的处理机,而任务就是多个进程。故处理机调度研究的问题是:面对有限的处理机,如何从就绪队列中按照一定的算法选择一个进程并将处理机分配给它运行,从而实现进程的并发执行。处理机调度共有三个层次,这三个层次也是一个作业从提交开始到完成所经历的三个阶段。
作业调度算法 1、FCFS算法(先来先服务算法):算法每次从后备作业队列中选择最先进入该队列的一个或几个作业,将它们调入内存,分配必要的资源,创建进程并放入就绪队列。FCFS调度算法的特点是算法简单,但效率低;对长作业比较有利,但对短作业不利(相对SJF和高响应比);有利于CPU繁忙型作业,而不利于I/O繁忙型作业。 2、SJF算法(短作业优先算法):从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业,将它们调入内存运行。SJF调度算法的平均等待时间、平均周转时间最少;但对长作业非常不利。 3、HRN算法(
11、对进程的描述错误的是( d) A.进程是动态的概念 B.进程执行需要处理机 C.进程是有生命期的 D.进程是指令的集合
**高响应比优先算法规则**:在每次调度时先计算各个作业/进程的*相应比*,选择*相应比最高的*作业/进程为其服务
1、操作系统分类 批处理操作系统、分时操作系统(Unix)、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统、微机操作系统(Linux、Windows、IOS等)、嵌入式操作系统。 2、操作系统的4个特征:并发性、共享性、虚拟性、不确定性。 3、操作系统的功能有:处理机管理、文件管理、存储管理、设备管理、作业管理。 处理机管理:也称进程管理。实质上是对处理机执行时间进行管理,采用多道程序等技术将CPU的时间真正合理地分配给每个任务。主要包括进程管理、进程同步、进程通信和进程调度。 文件管理:又称信息管理。主要包括
操作系统有硬件和软件组成,硬件是CPUC软件建立与活动的基础,而软件是对硬件功能的扩充。硬件包括CPU、内存、I/O设备和总线等,软件通常分为应用软件、支撑软件和系统软件。
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1. 计算机操作系统和计算机网络是每个后端开发工程师必须掌握的知识。因为你写的代码最终都是要在操作系统里跑的,弄懂操作系统的原理对你编写高质量代码、调优、排故都有很大的帮助。在这里说一下我作为非科班转后端开发对计算机操作系统的看法,这一块知识确实要比其他模块的知识要难理解,因为多了很多名词和概念,更加抽象。但是呢,即便难度大,我们也必须征服它。因为很有可能你不跨越它,就见不到向你挥手的 offer 。无论是为了秋招还是为了以后当一名有“深度”的开发工程师,都是有必要去学习操作系统的。
前趋图(Procedence Graph)是一个有向无循环图(DAG)。图中的每个结点可用于表示一条语句、一个程序段或进程;结点间的有向边则表示在两结点之间存在的偏序或前趋关系“→”, →={(Pi,Pj)| Pi必须在Pj开始前完成 }。
3)引入挂起操作后,进程的状态转换: (1)阻塞态可以通过释放变为就绪态。活动阻塞释放变为活动就绪,静止阻塞释放变为静止就绪。 (2)活动态和静止态可以进行相互转换,活动到静止称为挂起,静止到活动可以称为激活。活动态和静止态最本质的区别为活动态在内存中,静止态暂时调出内存,进入外存 (3由执行态可以直接变为静止就绪态,即时间片用完,直接调离内存 (4)静止态(外存)必须通过激活变为非静止态(调入内存)才能够参与进程的三台转换。 4)进程挂起之后不是原封不动的将进程移出内存,而是会先将一些必要的信息写入外存。再释放PCB
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FCFS是最简单的调度算法,该算法既可用于作业调度,也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时,系统将按照作业到达的先后次序来进行调度,或者说它是优先考虑在系统中等待时间最长的作业,而不管该作业所需执行的时间的长短,从后备作业队列中选择几个最先进入该队列的作业,将它们调入内存,为它们分配资源和创建进程。然后把它放入就绪队列。
(3) 模块接口法的优缺点: 优点: ①提高OS设计的正确性,可理解性,可维护性 ②增强OS的可适应性 ③加速OS的开发过程 缺点: ①接口很难满足实际需求 ②无序模块法,无法寻找一个可靠的决定顺序
进程管理是操作系统中的重要功能,用来创建进程、撤消进程、实现进程状态转换,它提供了在可运行的进程之间复用CPU的方法。在进程管理中,进程调度是核心,因为在采用多道程序设计的系统中,往往有若干个进程同时处于就绪状态,当就绪进程个数大于处理器数目时,就必须依照某种策略决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下的进程调度,目的是加深对进程调度工作的理解,掌握不同调度算法的优缺点。
先来先服务和短作业优先调度算法 1.FCFS 特点:简单,有利于长作业 即CPU繁忙性作业 2.短作业进程优先调度算法:SJ(P)F 提高了平均周转时间和平均带权周转时间(从而提高了系统吞吐量) 特点:对长作业不利,有可能得不到服务(饥饿) 估计时间不易确定
一、CPU调度的相关概念 1.1 cpu调度 其任务是控制、协调进程对cpu的竞争,即按一定的调度算法从就绪队列中选择一个进程,把cpu的使用权交给被选中的进程。如果没有就绪进程,系统会安排一个系统空闲进程或idle进程进入cpu运行。 1.2 系统场景 * N个进程就绪、等待上cpu运行 * M个cpu, M>=1 * 需要决策:给哪个进程分配哪一个cpu? 1.3 cpu调度要解决的三个问题 1、按什么原则选择下一个要执行的进程:调度算法 2、何时进行选择:调度时机 3、如何让被选中的进程上cpu中运行
操作系统(Operating System,OS)是计算机系统组成要素,是管理和控制计算机硬件与软件资源的基本软件。操作系统是用户和计算机交互的接口,也是计算机硬件和其他软件交互的接口。操作系统为用户提供各种形式的用户界面,比如Windows的图形用户界面(Graphical User Interface,GUI),Linux的命令行交互Shell。此外,为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。操作系统管理着计算机硬件资源,同时按照应用程序的资源请求,分配资源,如划分CPU时间、内存空间的开辟、调用打印机等。
概念:OS 是核心系统软件,负责计算机系统、硬件资源的分配和使用;控制和协调并发活动;提供用户接口,使用户获得良好的工作环境
高级调度: 又称作业调度或长程调度。调度对象是作业,按照进程调度算法,决定作业的调度时机,主要用于多道批处理系统。
Java 里面进行多线程通信的主要方式就是共享内存的方式,共享内存主要的关注点有两个:可见 性和有序性原子性。Java 内存模型(JMM)解决了可见性和有序性的问题,而锁解决了原子性的 问题,理想情况下我们希望做到“同步”和“互斥”。有以下常规实现方法:
计算机系统包括硬件子系统及软件子系统。 各种程序和数据组成了计算机的软件系统。 操作系统:在计算机系统中,集中了资源管理功能和控制程序执行功能的一种软件。
进程:正则进行的一个过程或者说一个任务,而负责执行任务的则是CPU。进程是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统基础的结构。早期面向进程设计的计算机结构中,进程是程序的基本执行实体;在当代面向线程设计的计算机结构中,进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体。
是计算机系统的一种系统软件,由它统一管理计算机系统的资源和控制程序的执行。
操作系统(Operating System)是计算机系统中的核心软件之一,它是管理和控制计算机硬件和软件资源的软件系统。操作系统为用户提供了一个直接与计算机硬件进行交互的界面,同时也是应用程序和硬件之间的桥梁。
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