
【计】 processor dispatching
【计】 processsor
attemper; dispatch
【计】 dispatch; scheduling
处理机调度(Processor Scheduling)是操作系统中用于管理中央处理器(CPU)资源分配的核心机制,其英文术语对应为“processor scheduling”或“CPU scheduling”。该机制通过动态分配处理器时间片,协调多个进程或线程的执行顺序,从而优化系统性能与资源利用率。以下是其关键解析:
定义与作用
处理机调度指操作系统根据特定策略,从就绪队列中选择一个进程并为其分配CPU执行权限的过程。这一过程需平衡公平性、响应速度和系统吞吐量,例如在分时系统中通过时间片轮转算法保障多任务并发执行。
调度分类
经典调度算法
该机制直接影响系统实时性指标,如周转时间公式:
$$
T{turnaround} = T{completion} - T_{arrival}
$$
通过合理选择调度策略,可降低进程饥饿概率并提升硬件资源利用率(来源:ACM Computing Surveys)。
处理机调度(CPU调度)是操作系统的核心功能之一,主要目的是在多进程/多任务环境下,合理分配CPU资源,确保系统高效、公平地运行。其核心是通过调度算法决定何时分配CPU给哪个进程,具体可分为以下层次:
高级调度(作业调度)
负责从外存(如磁盘)的作业队列中选择作业调入内存,为其分配资源并创建进程。适用于批处理系统,控制并发任务数量。
中级调度(内存调度)
管理进程在内存和外存间的“挂起-激活”状态切换,通过交换(Swapping)平衡系统负载,缓解内存紧张问题。
低级调度(进程调度)
直接决定就绪队列中哪个进程获得CPU使用权,频率最高(毫秒级),是调度的核心环节。
先来先服务(FCFS)
按进程到达顺序分配CPU,实现简单但可能导致“短作业等待长作业”问题。
短作业优先(SJF)
优先运行预计执行时间短的进程,可最小化平均等待时间,但需预知运行时间且可能引发长作业“饥饿”。
优先级调度
根据进程优先级分配CPU,可分为静态(固定)或动态(随运行状态变化)优先级。
时间片轮转(RR)
为每个进程分配固定时间片(如10ms),超时后重新排队,适合分时系统,平衡响应时间和吞吐量。
多级反馈队列
综合多种策略,将进程按优先级分到不同队列,允许进程在不同队列间迁移,兼顾长短作业。
处理机调度的设计需权衡效率与公平性,不同场景需适配不同算法,是操作系统资源管理的核心机制之一。
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