处理机调度的基本概念

当计算机系统是多道程序设计系统时，通常就会有多个进程或线程同时竞争 CPU。只要是有两个或更多的进程处于就绪状态，这种情形就会发生。如果只有一个 CPU 可用，就必须选择下一个要运行的进程。在操作系统中，完成选择工作的这一部分称为调度程序，该程序使用的算法称为调度算法。

进程行为：几乎所有进程的 I/O 请求和计算都是交替突发的。
何时调度：
- 创建一个新进程之后，需要决定是运行父进程还是运行子进程
- 一个进程退出时
- 当一个进程阻塞在 I/O 和信号量上或由于其他原因阻塞时
- 在一个 I/O 中断发生时

如果硬件时钟提供周期性中断，可以在每个时钟中断或者在每 k 个时钟中断时做出调度决策。

非抢占式调度：选择一个进程，然后让该进程运行直至被阻塞，或者直到该进程自动释放 CPU
抢占式调度：选择一个进程，并且让该进程运行某个固定时段的最大值。如果在该时段结束时，该进程仍在运行，它就被挂起，而调度程度挑选另一个进程运行（如果存在一个就绪进程）

调度算法的目标

操作系统的分类：

所有系统：

批处理系统：

交互式系统

实时系统

计算公式：

按照进程请求 CPU 的顺序使用 CPU，排在就绪队列队头的进程运行它所期望的时间长度，当正在运行的进程被阻塞时，就绪队列中的第一个进程接着运行，当被阻塞的进程变为就绪时，它就像一个新来的进程一样，排在就绪队列的末尾。

进程开始获取 CPU 一直运行直到完成或者由于某事件被阻塞放弃 CPU，运行结束后从当前就绪队列选择“最短”的进程运行。该调度算法适用于运行时间可以预知的任务。

使用这个算法，调度程序总是选择剩余运行时间最短的那个进程运行。

进程开始获取 CPU 一直运行直到完成或由于某事件被阻塞放弃 CPU，运行结束从当前就绪队列选择最高响应比的进程投入运行。

每个进程被分配一个时间段，称为时间片，即允许该进程在该时间段中运行。
时间片小会导致过多的进程切换，降低 CPU 效率；而太大又可能引起对短的交互请求的响应变差。将时间片设为 20ms-50ms 通常是一个比较合理的折中。

轮转调度的隐含假设：所有的进程同等重要。拥有和操作多用户计算机系统的人对此有不同的看法。这种将外部因素考虑在内的需要就导致了优先级调度。基本思想是每个进程被赋予一个优先级，允许优先级最高的可运行进程先运行。

为了防止高优先级进程一直获取 CPU，调度程序可以在每个时钟滴答（即每个时钟中断）降低当前进程的优先级。如果这个动作导致该进程的优先级低于次高优先级的进程，则进行进程切换。
每个进程可以被赋予一个允许运行的最大时间片，当这个时间片用完，下一个次高优先级的进程获得机会运行。

实时系统是一种时间起着主导作用的系统。
实时系统的分类：

实时系统中的事件分类：

m 个周期性事件，事件 i 以周期 Pi 发生，并需要 Ci 秒 CPU 时间处理一个事件，那么可以处理负载的条件是：Ci/Pi 的和不大于 1 。满足这个条件的实时系统是可调度的。

假设系统中所有进程分属不同的用户，并且进程间相互竞争 CPU。
将调度机制和调度策略分离，调度机制位于内核，调度策略由用户进程决定。调度算法以某种形式参数化，而参数可以有用户进程填写。内核使用优先级调度算法，并提供一条可供进程设置/改变优先级的系统使用。

当若干进程都有多个线程时，就存在两个层面的并行：进程和线程。