一、基本概念

• 長程排程：新作業提交時，決定是否將其送入記憶體，成為一個程序。
• 中程排程：決定把哪些程序在記憶體與磁碟間交換。
• 短程排程：決定將CPU分配給哪個就緒程序。
  

三種排程影響程序的狀態轉換：

二、長程排程

• 在批處理系統或OS的批處理部分中，新提交的作業放在磁碟的後備作業佇列中，長程排程選擇某些作業送入記憶體並建立。
• 何時長程排程？根據系統併發度決定，當老程序結束或CPU空閒超過閾值時，啟動長程排程。
• 到底哪個作業？根據 先來先服務，優先順序，預計時間，組合CPU密集型和I/O密集型、組合不同I/O需求的作業等。
• 注意：在分時系統中，不需要長程排程。OS總是立即接受使用者的互動請求並建立程序，直至系統飽和。

三、中程排程

• 何時長程排程？與長程排程類似，系統併發度決定中程排程的時機。
• 需要考慮換入程序和換出程序的記憶體空間長度。

四、短程排程

• 何時長程排程？當前執行程序的時間片用完、阻塞、被搶佔時，啟動短程排程。
• 排程頻繁（毫秒級） = 》 執行速度必須很快。

4.1短程排程準則

• 面向使用者的效能指標：對每個程序計算的指標
  
  • 週轉時間：從作業提交到完成的時間間隔，包括：服務時間（執行態CPU執行）+等待時間（包括後備態等待進入記憶體、阻塞態等待資源、就緒態等待CPU）。適合批處理作業。
  • 響應時間：從提交請求到開始響應。適合分時（互動）程序。
  • 最後期限：程序完成的截止期限。適合實時程序。
  • 歸一化週轉時間（帶權週轉時間）：週轉時間/服務時間。≥1
• 面向系統的效能指標：
  
  • 吞吐量：單位時間內完成的程序個數。
  • 處理器利用率：CPU忙的時間比例,=工作時間/總執行時間。當用戶系統和實時系統不看重該指標。

4.2排程方式
- 非搶佔式：當前程序一直執行，直至其終止或阻塞時，才再次分配CPU。
- 搶佔式：當其時間片結束或有更高階程序就緒時，將正執行程序轉為就緒，再次分配CPU。
4.3選擇排程策略
本文的排程演算法有：先來先服務（FCFS）、輪轉（RR）、最短程序優先（SPN）、最短剩餘時間優先（SRT）、最高響應比優先（HRRN）、多級反饋。

• 先來先服務（FCFS）

  
  排程最先進入後備佇列/就緒佇列的作業/程序，直至執行完或阻塞時，在重新排程。（非搶佔式）
  

• 輪轉（RR）
  輪轉RR：各程序按提交順序排成就緒佇列，然後按次佔用處理機，執行某一時間片。時間片完則排入就緒佇列尾。（搶佔式）（不利於I/O密集型程序）

  • RR的平均週轉時間可能較高，但是響應時間更短。

  • 時間片的長度：關鍵引數

    • 時間片q太大 =》 相當於FIFS，相應慢。
    • 時間片q太小 =》 上下文切換頻繁，開銷大。
    • 時間片應略大於一次典型的互動所需要的時間。

  

• 最短程序優先（SPN）

最短程序優先SPN:排程CPU執行時間預期最短的程序；直至執行完或阻塞時，重新排程。有利於短程序，不利於長程序及緊迫任務。（非搶佔式）
通常，程序是“CPU執行和I/O”不斷交替的過程，SPN的困難在於：如何預測下一CPU用時長度。（常用：指數平均法）

• 最短剩餘時間（SRT）
  新程序到達時，若新程序的預計執行時間比當前程序的剩餘執行時間更短，則搶佔當前程序。（搶佔式）
  

• 最高響應比優先
  綜合了FCFS和SPN演算法。（非搶佔式）

  • 當前程序完成或阻塞時發生排程。每次排程前，計算所有就緒程序的響應比，高者優先。
  • 實際上，響應比就是一個程序在某一時刻的“歸一化週轉時間”（即帶權週轉時間）。
    

• 反饋
  
  • 基於時間片的搶佔+動態優先順序排程。（搶佔式）
  • 同一佇列內程序按FCFS排程，但末級佇列按輪轉法排程。
  • 當上級佇列均無程序就緒時，才排程本級佇列內程序；
  • 實用，能較好地滿足互動型程序、短程序、長程序的要求

• 優先權排程
• 排程優先順序高的程序。就緒佇列中程序按優先順序 遞減排列，每次排程高階佇列的隊首程序。
  
  • 可搶佔：新到達的高階程序立即搶佔當前程序。
  • 靜態優先權：建立程序時確定優先順序，保持不變。
  • 問題：低優先順序程序可能飢餓Starvation。

• 動態優先權：建立程序時賦予程序一個優先權初 值，但隨著程序的等待時間延長，其優先順序會升高 (稱為老化Aging )；隨著CPU執行時間的延長，其 優先順序會降低