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一、进程调度的时机
1.1 什么时候需要进行进程调度与切换?
1.2 什么情况下不能进行进程调度与切换?
二、进程调度的方式
2.1 非抢占方式(Nonpreemptive Mode)
2.2 抢占方式(Preemptive Mode)
三、总结
一、进程调度的时机
进程调度(低级调度),就是按照某种算法从就绪队列中选择一个进程为其分配处理机。
1.1 什么时候需要进行进程调度与切换?
1.2 什么情况下不能进行进程调度与切换?
- 进程在操作系统内核程序临界区中不能进行调度与切换(√)
- (2012年联考真题)进程处于临界区时不能进行处理机调度(×)
临界资源:一个时间段内只允许一个进程使用的资源,各进程需要互斥地访问临界资源。
临界区:访问临界资源的那段代码。
内核程序临界区一般是用来访问某种内核数据结构的,比如进程的就绪队列(由各就绪进程的PCB组成) 。
- 进程访问特殊的临界资源
进程访问临界区时上锁:如果一个进程正在访问某个内核数据结构(如就绪队列),它可能会给该数据结构上锁,避免其他进程同时访问。
调度依赖就绪队列:进程调度需要访问就绪队列等资源来决定下一个要执行的进程。如果这些资源被锁住了,会导致调度器无法访问该数据结构,从而无法执行调度。
内核程序临界区访问的临界资源如果不尽快释放的话,极有可能影响到操作系统内核的其他管理工作。因此在访问内核程序临界区期间不能进行进程的调度与切换。
- 进程访问普通的临界资源
普通临界区访问的临界资源不会直接影响操作系统内核的管理工作。因此在访问普通临界区时可以进行调度与切换。
二、进程调度的方式
2.1 非抢占方式(Nonpreemptive Mode)
非剥夺调度方式,又称非抢占方式。即,只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即便有更紧迫的任务到达,当前进程依然会继续使用处理机,直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。
在采用这种调度方式时,一旦把处理机分配给某进程后,就一直让它运行下去,决不会因为时钟中断或任何其它原因去抢占当前正在运行进程的处理机,直至该进程完成,或发生某事件而被阻塞时,才把处理机分配给其它进程。
实现简单,系统开销小但无法及时处理紧急任务,适合于早期的批处理系统
2.2 抢占方式(Preemptive Mode)
剥夺调度方式,又称抢占方式。当一个进程正在处理机上执行时如果有一个更重要或更紧迫的进程需要使用处理机,则立即暂停正在执行的进程,将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。
这种调度方式允许调度程序根据某种原则,去暂停某个正在执行的进程,将已分配给该进程的处理机重新分配给另一进程。在现代OS中广泛采用抢占方式,这是因为:对于批处理机系统,可以防止一个长进程长时间地占用处理机,以确保处理机能为所有进程提供更为公平的服务。在分时系统中,只有采用抢占方式才有可能实现人机交互。在实时系统中,抢占方式能满足实时任务的需求。但抢占方式比较复杂,所需付出的系统开销也较大。
可以优先处理更紧急的进程,也可实现让各进程按时间片轮流执行的功能(通过时钟中断)。适合于分时操作系统、实时操作系统
“狭义的进程调度”与“进程切换”的区别:
狭义的进程调度指的是从就绪队列中选中一个要运行的进程。(这个进程可以是刚刚被暂停执行的进程,也可能是另一个进程,后一种情况就需要进程切换)
进程切换是指一个进程让出处理机,由另一个进程占用处理机的过程。
广义的进程调度包含了选择一个进程和进程切换两个步骤。
进程切换的过程主要完成了:
1.对原来运行进程各种数据的保存
2.对新的进程各种数据的恢复
(如:程序计数器、程序状态字、各种数据寄存器等处理机现场信息,这些信息一般保存在进程控制块)
注意:进程切换是有代价的,因此如果过于频繁的进行进程调度、切换,必然会使整个系统的效率降低,使系统大部分时间都花在了进程切换上,而真正用于执行进程的时间减少。