
【計】 processor dispatching
【計】 processsor
attemper; dispatch
【計】 dispatch; scheduling
處理機調度(Processor Scheduling)是操作系統中用于管理中央處理器(CPU)資源分配的核心機制,其英文術語對應為“processor scheduling”或“CPU scheduling”。該機制通過動态分配處理器時間片,協調多個進程或線程的執行順序,從而優化系統性能與資源利用率。以下是其關鍵解析:
定義與作用
處理機調度指操作系統根據特定策略,從就緒隊列中選擇一個進程并為其分配CPU執行權限的過程。這一過程需平衡公平性、響應速度和系統吞吐量,例如在分時系統中通過時間片輪轉算法保障多任務并發執行。
調度分類
經典調度算法
該機制直接影響系統實時性指标,如周轉時間公式:
$$
T{turnaround} = T{completion} - T_{arrival}
$$
通過合理選擇調度策略,可降低進程饑餓概率并提升硬件資源利用率(來源:ACM Computing Surveys)。
處理機調度(CPU調度)是操作系統的核心功能之一,主要目的是在多進程/多任務環境下,合理分配CPU資源,确保系統高效、公平地運行。其核心是通過調度算法決定何時分配CPU給哪個進程,具體可分為以下層次:
高級調度(作業調度)
負責從外存(如磁盤)的作業隊列中選擇作業調入内存,為其分配資源并創建進程。適用于批處理系統,控制并發任務數量。
中級調度(内存調度)
管理進程在内存和外存間的“挂起-激活”狀态切換,通過交換(Swapping)平衡系統負載,緩解内存緊張問題。
低級調度(進程調度)
直接決定就緒隊列中哪個進程獲得CPU使用權,頻率最高(毫秒級),是調度的核心環節。
先來先服務(FCFS)
按進程到達順序分配CPU,實現簡單但可能導緻“短作業等待長作業”問題。
短作業優先(SJF)
優先運行預計執行時間短的進程,可最小化平均等待時間,但需預知運行時間且可能引發長作業“饑餓”。
優先級調度
根據進程優先級分配CPU,可分為靜态(固定)或動态(隨運行狀态變化)優先級。
時間片輪轉(RR)
為每個進程分配固定時間片(如10ms),超時後重新排隊,適合分時系統,平衡響應時間和吞吐量。
多級反饋隊列
綜合多種策略,将進程按優先級分到不同隊列,允許進程在不同隊列間遷移,兼顧長短作業。
處理機調度的設計需權衡效率與公平性,不同場景需適配不同算法,是操作系統資源管理的核心機制之一。
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