排程演算法
排程的實質就是一種資源分配。不同的系統和系統目標，通常採用不同的排程演算法——適合自己的才是最好的。
1）如批處理系統為照顧為數眾多的短作業，應採用短作業優先的排程演算法；
2）如分時系統為保證系統具有合理的響應時間，應採用輪轉法進行排程。
3）目前存在的多種排程演算法中，有的演算法適用於作業排程，有的演算法適用於程序排程；但有些演算法作業排程和程序排程都可以採用。
一.先來先服務排程演算法FCFS (First Come First Service)
一種最簡單的排程演算法，按先後順序進行排程。既可用於作業排程，也可用於程序排程。
 按照作業提交，或程序變為就緒狀態的先後次序分派CPU；
 新作業只有噹噹前作業或程序執行完或阻塞才獲得CPU執行
 被喚醒的作業或程序不立即恢復執行，通常等到當前作業或程序出讓CPU。 （所以，預設即是非搶佔方式）
1.不足：短作業C的帶權週轉時間竟高達100，這是不能容忍的；而長作業D的帶權週轉時間僅為1.99。
2.關於應用：有利於CPU繁忙型的作業，而不利於I/O繁忙的作業（程序）。
1）從程式規模上看，一般I/O繁忙型作業CPU進行處理的用時相對比較短，CPU繁忙型的作業相對較長。而FCFS不利於短作業，I/O繁忙型作業一旦排隊靠後就會處於劣勢。
2）另一方面，I/O繁忙型作業需頻繁的請求I/O，即使排隊靠前，但由於I/O請求阻塞，重新排隊可能就會排到隊尾（這一情況在其他演算法下也是普遍的，但不同的演算法，排隊情況不同，相對的在照顧公平性上也會有所不同）。
3）目前大多數事務處理都屬於I/O繁忙型作業。
PS：
1.各種時間的標識
到達時間：a
執行時間長度：b
開始時間：c
完成時間：d=c+b
週轉時間長度：t=d-a
帶權週轉時間：w=t/b
2.CPU繁忙型：CPU計算多，輸入輸出少。
I/O繁忙型：CPU計算少，輸入輸出多。
二.短作業（程序）優先排程演算法SJF/SPF
1.優點：通過上表可見採用SJF/SPF演算法，平均週轉時間、平均帶權週轉時間都有明顯改善。SJF/SPF排程演算法能有效的降低作業的平均等待時間，提高系統吞吐量。
2.方式：分搶佔和非搶佔兩種方式，上例為簡單的非搶佔式。
3.不足：
1）對短作業有利，但同時造成了對長作業的不利。
2）由於作業（程序）的長短含主觀因素，不一定能真正做到短作業優先。
3）未考慮作業的緊迫程度，因而不能保證緊迫性作業（程序）的及時處理。
三.高優先權優先排程演算法HPF（Highest Priority First）
照顧緊迫性作業，使其獲得優先處理而引入排程演算法。常用於批處理系統中的作業排程演算法，以及多種作業系統中的程序排程演算法
1.分兩種方式：
1）非搶佔式優先權演算法
2）搶佔式優先權演算法 關鍵點：新作業產生時
2.優先權的型別
1）靜態優先權：建立程序時確定，整個執行期間保持不變。一般利用某一範圍 的一個整數來表示，又稱為優先數。
2）動態優先權：建立程序時賦予的優先權可隨程序的推進或隨其等待時間的增 加而改變。
/*PS：關於程序優先權的確定？依據如下：

1. 程序型別：一般來，系統程序高於使用者程序。
2. 程序對資源的需求：如程序的估計時間及記憶體需要量的多少，對要求少的程序賦予較高優先權。
3. 使用者要求：由使用者程序的緊迫程度及使用者所付費用的多少來確定優先權的。*/
   3.高響應比優先排程演算法HRRN（Highest Response Raito Next）
   1）短作業優先演算法是一種比較好的演算法（相當於根據作業長度設定的靜態優先權演算法），適用於短作業較多的批處理系統中，其主要不足是長作業的執行得不到保證。
   2）HRRN為每個作業引入動態優先權，使作業的優先順序隨著等待時間的增加而以速率a 提高：
   優先權 =（等待時間+要求服務時間)/要求服務時間 = 響應時間/要求服務時間
   PS：
   1.該方法對不同作業都有照顧（每一個新來的作業優先順序都是1）
   1）同時到達的作業優先權相同。
    初始t=0，隨著時間增長，如果等待時間 t 相同，執行時間愈短的優先權愈高，利於短作業。
    對於長作業，作業的優先順序可以隨等待時間的增加而提高，當其等待時間足夠長也可獲得處理機。長作業有照顧。（來了很久的作業優先權一定高於新來的短作業）
   2）當執行時間相同的作業，優先權的高低決定於其等待時間的長短，也就是先來先服務。
   2.什麼時候計算各程序的響應比優先權？
    需要進行排程選擇的時候比較各自優先權
   1）作業完成時
   2）新作業產生時（搶佔、非搶佔）
   3）時間片完成時
   4）程序阻塞時
   四.基於時間片的輪轉排程演算法RR(Round Robin)
   1.分時系統新需求：及時響應使用者的請求；採用基於時間片的輪轉式程序排程演算法。
   1）排程過程：
   ○1將系統中所有的就緒程序按照FCFS原則，排成一個佇列。
   ○2每次排程時將CPU分派給隊首程序，讓其執行一個時間片。時間片的長度從幾個ms到幾百ms。
   ○3在一個時間片結束時，發生時鐘中斷。
   ○4排程程式據此暫停當前程序的執行，將其送到就緒佇列的末尾，並通過上下文切換執行當前就緒的隊首程序。
   2）缺點：
   程序阻塞情況發生時，未用完時間片也要出讓CPU。
   能夠及時響應，但沒有考慮作業長短等問題。
   3）時間片長度的選擇要與完成一個基本的互動過程所需的時間相當，保證一個基本的互動過程可在一個時間片內完成。
   設定不合適反而都會導致響應時間長。
   ○1過長會怎樣？——FCFS
   ○2過短會怎樣？——頻繁切換
   影響時間片長度的主要因素：系統的處理能力和系統的負載狀態。
   2.早期分時系統採用的是簡單的時間片輪轉法，進入90年代後廣泛採用多級反饋佇列排程演算法FB(Multiple-level Feed Back Queue)。
   1）當一個新程序進入記憶體，引發的排程過程
   ○1準備排程：先將它放入第一個佇列的末尾，按FCFS原則排隊等待排程。
   ○2IF時間片內完成，便可準備撤離系統；
   ○3IF時間片內未能完成，排程程式便將該程序轉入第二佇列的末尾等待再次被排程執行。
   ○4當第一佇列中的程序都執行完，系統再按FCFS原則排程第二佇列。在第二佇列的稍放長些的時間片內仍未完成，再依次將它放入第三佇列。
   ○5依次降到第n佇列後，在第n佇列中便採取按時間片輪轉的方式執行。
   2）特點：多個就緒佇列，迴圈反饋
   動態優先順序、時間片輪轉
   ○1設定多個就緒佇列，各佇列有不同的優先順序,優先順序從第一個佇列依次降低。
   ○2賦予各佇列程序執行時間片大小不同, 優先權越高，時間片越短。
   3）多級反饋佇列排程演算法的效能
   多級反饋佇列排程演算法具有較好的效能，能較好的滿足各種型別使用者的需要。
    終端型作業使用者。大多屬於較小的互動性作業，只要能使作業在第一佇列的時間片內完成，便可令使用者滿意。
    短批處理作業使用者。週轉時間仍然較短，至多在第二到三佇列即可完成。
    長批處理作業使用者。將依次在1~n級佇列中輪轉執行，不必擔心作業長期得不到處理。
   PS：
   注意：
   1.各佇列的時間片逐漸增大。優先順序逐漸降低
   2.僅當優先權高的佇列（如第一佇列）空閒時，排程程式才排程第二佇列中的程序執行；僅當第1~（i-1）佇列均空時，才會排程第i佇列中的程序執行。
   3.高優先順序搶佔問題:
   1）第i佇列中為某程序正佔有CPU，又有新程序進入優先權較高的佇列（第1~i-1隊中）；
   2）被搶佔的程序放回原就緒佇列末尾。
   五.優先順序倒置的解決方法
   一種簡單的解決方法-中斷禁止：
   1.假如程序P3在進入臨界區後，P3所佔用的處理機就不允許被搶佔。
   2.如果系統中的臨界區都較短且不多，該方法是可行的。
   3.反之，如果P3臨界區非常長，則高優先順序程序P1仍會等待很長的時間，其效果是無法令人滿意的。
   4.還要防止P3在臨界區出現死迴圈。
   另一種較為實用的方法：
   1.當高優先順序程序P1要進入臨界區使用臨界資源R時，如果已有一個低優先順序程序P3正在使用該資源；
   2.此時一方面P1被阻塞，另一方面由P3繼承P1的優先順序，並一直保持到P3退出臨界區。