1、處理器排程

　　排程原因：

• 在多道程式系統中，程序的數量往往多於處理機的個數，程序爭用處理機的情況就在所難免。處理機排程是對處理機進行分配，就是從就緒佇列中，按照一定的演算法（公平、髙效）選擇一個程序並將處理機分配給它執行，以實現程序併發地執行。相當於快到假期了，你列舉了很多你想完成計劃，但是沒有辦法同時完成所有的事情，你需要列一個時間表，把各種事情進行規劃，執行的過程中也可能會有突發情況，你再根據突發情況進行解決。

　　排程流程圖：

　　處理器排程的實質：

• 在多道程式系統中，排程實質是一種資源分配，一個作業從獲得處理機執行到作業執行完畢，可能會經歷多級處理機排程。

　　處理器排程原則：

• 合理性：既要保證系統實現特殊功能要求，同時要對各個任務合理地分配到處理器份額；
• 有效性：處理器、記憶體和I/O裝置得到合理有效的分配，使系統資源得到充分的利用

2、處理器排程層次：高階排程、中級排程、低階排程。

• 高階排程（作業排程）：按照某種規則，從後背佇列中選擇合適的作業將其調入記憶體，併為其建立程序，傳送頻率最低；
• 中級排程（記憶體排程）：按照某種規則，從掛起佇列中農選擇合適的程序將其資料調回記憶體；
• 低階排程（程序排程）：按照某種規則，從就緒佇列中選擇一個程序為其分配處理機，傳送頻率最高。

3、作業和程序

• 作業是使用者向計算機提交的任務實體，而程序則是完成任務的執行實體，是系統分配資源的基本單位；
• 一個作業可由多個程序組成，且必須至少由一個程序組成，反之不成立；
• Linux等分時系統中，並不強調作業概念。

4、處理器排程的演算法

　　排程演算法的理想目標

• 單位時間內執行儘可能多的作業；
• 使處理器儘可能保持忙碌；
• 響應時間和週轉時間能夠儘可能短；
• 是各種I/O裝置得以充分利用；
• 對所有的作業都是公平合理的。

　　排程演算法的設計理念

• 排程演算法應與系統設計目標保持一致；
• 主義系統資源均衡使用；
• 保持提交作業在截止時間內完成；
• 設法縮短作業平均週轉時間。

　　大多數作業系統都採用比較簡單的排程演算法。

　　排程演算法決策因素：

• 作業到達時間
• 預先為作業確定的優先順序
• 作業所需的CPU時間
• 儲存要求
• 其他的資源要求

　　效能衡量指標

• 作業平均週轉時間

假定有那個作業，其中作業i進入系統時間為S_i，它被選中執行得到結果的時間為E_i，其週轉時間為：

T_i= E_i- S_i

則這批作業平均週轉時間為：

T = Σ(T_i/ n)

• 平均帶權週轉時間

r_i為作業i的實際執行時間：

W = Σ(T_i/ (r_i× n))

T：衡量不同調度演算法對同一個作業流的效能

W：同一排程演算法對不同作業流的效能衡量

　　典型演算法

• 先來先服務演算法FCFS
• 最短作業優先演算法SJF
• 最短剩餘時間優先演算法SRTF
• 最高響應比優先演算法HRN

　　響應比 = 作業週轉時間 / 作業處理時間 = （作業處理時間 + 作業等待時間） / 作業處理時間 = 1 + （作業等待時間 / 作業處理時間）

5、低階排程方式演算法

　　流程：

• 記住程序的狀態；
• 決定程序什麼時候獲得處理器；
• 決定程序佔用處理器多長時間；
• 把處理器分配給程序；
• 收回處理器。

　　低階排程方式

• 可剝奪式（可搶佔式Preemptive）：
  • 比正在執行的程序優先順序更高的程序就緒時，可強行剝奪正在執行程序的CPU，提供給具有更高優先順序的程序使用，或是當執行程序時間片用完後被剝奪；
• 不可剝奪式（不可搶佔式Non-preemptive）：
  • 某一程序被排程執行後，除非由於自身的原因不能執行，否則一直執行下去。

　　低階排程方式演算法

• 先來先服務演算法
  • 按照程序進入就緒佇列的先後次序分配分配處理器；
  • 程序一旦佔有處理器一直執行，直到結束或阻塞；
  • 演算法容易實現；
  • 演算法效率不高，不利於I/O頻繁的程序。
• 時間片輪轉排程演算法
  • 就緒佇列中的每個程序輪流地執行一個時間片；
  • 時間片結束時，強迫當前程序讓出處理器，等候下一輪排程；
  • 演算法可防止很少使用外圍裝置的程序過長佔用處理器，使要使用外圍裝置的程序有機會去啟動外圍裝置。
  • 時間片選取方案：
    • 輪轉法排程是一種剝奪式排程，程序切換開銷較大，開銷與時間片的大小有關；
    • 時間片取值太大，多數程序不能在一個時間片內執行完畢，切換頻繁，開銷增大；
    • 時間片取值太大，隨就緒佇列裡程序數目增加，輪轉一次的總時間增大，對每個程序的響應速度放慢了；
    • 時間片大小的確定要從程序個數、切換開銷、系統效率和響應時間等方面綜合考慮。
• 優先權排程
• 多級反饋佇列排程
• 保證排程演算法
  • 對每個任務做出明確的效能保證，然後去實現它；
  • 在一個有n個程序執行的系統中，保證每個程序獲得CPU處理能的1/n；
  • 跟蹤各個程序自建立以來已經使用了多少CPU時間，根據各個程序應獲得的CPU時間，計算實際獲得的CPU時間和應獲得的CPU時間之比，優先排程比率最低的程序。
• 彩票排程演算法
  • 為每個程序發放一定數量的彩票，排程程式隨機選擇一張彩票，持有該彩票的程序獲得系統資源；
  • 如果某些程序需要更多的機會，可被給與更多彩票，增加其中中獎的機會；
  • 演算法反應迅速，合作程序還可交換彩票。