选择调度方式和调度算法的若干准则
不同的情况和对象需求不同，适用的方式和算法也不同。
1）面向用户的准则
2）面向系统的准则
1）面向用户的准则
v周转时间短
v响应时间快：针对分时系统。用户输入一个请求（如击键）到系统给出首次响应（如屏幕显示）的时间
v均衡性：系统响应时间的快慢与用户所请求的复杂性相适应。
v截止时间的保证：针对实时系统的性能指标。开始截止时间和完成截止时间。任务必须按规定的时间开始或完成，调度方式和算法必须能保证该要求。
v优先权准则：三大基本OS在调度算法的选择时都可遵循。可以使关键任务达到更好的指标。
2）面向系统的准则
v系统吞吐量高：（批处理系统的重要指标）
单位时间内所完成的作业数，跟作业本身（与作业平均长度密切相关）和调度算法都有关系；
v处理机利用率好(主要针对大中型主机)
v各类资源的平衡利用(主要针对大中型主机)
不同系统需求各有侧重：
v批处理系统
平均周转时间短
系统吞吐量高
处理机利用率好
v分时系统
响应时间快
均衡
v实时系统
截至时间的保证
可预测性
作业调度相关内容
v作业（Job）：
高级调度的基本单位，包括程序、数据及作业说明书，系统根据作业说明书控制程序的运行。
v作业步（Job Step）：
完成作业任务的每一个加工步骤称为一个作业步。
v作业控制块（JCB）：
作业标识，用户名称，用户帐户；作业类型（CPU忙型、I/O忙型、终端型等）；作业状态，调度信息，资源需求；进入系统时间，开始处理时间，作业完成时间，作业退出时间；资源使用情况等。
v作业一般有三种状态：
后备、运行（即已成为就绪进程，转入进程调度）和完成。
v调度上：
用户期望自己的作业周转时间尽可能少；系统期望作业的平均周转时间尽可能少。
常用调度算法
调度实质上是一种资源分配
v不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法——适合自己的才是最好的。
如批处理系统为照顾为数众多的短作业，应采用短作业优先的调度算法；
如分时系统为保证系统具有合理的响应时间，应采用轮转法进行调度。
目前存在的多种调度算法中，有的算法适用于作业调度，有的算法适用于进程调度；
但有些算法作业调度和进程调度都可以采用。
1、先来先服务调度算法FCFS
按先后顺序进行调度。既可用于作业调度，也可用于进程调度。
v按照作业提交，或进程变为就绪状态的先后次序分派CPU；
v新作业只有当当前作业或进程执行完或阻塞才获得CPU运行
v被唤醒的作业或进程不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程出让CPU。 （所以，默认即是非抢占方式）
注意：不利于短作业（进程）
有利于CPU繁忙型的作业，而不利于I/O繁忙的作业（进程）。
2. 短作业（进程）优先调度算法SJF/SPF
优点：
v通过上表可见采用SJF/SPF算法，平均周转时间、平均带权周转时间都有明显改善。SJF/SPF调度算法能有效的降低作业的平均等待时间，提高系统吞吐量。
方式：
v分抢占和非抢占两种方式。
不足：
1. 对短作业有利，但同时造成了对长作业的不利。
2.由于作业（进程）的长短含主观因素，不一定能真正做到短作业优先。
3.未考虑作业的紧迫程度，因而不能保证紧迫性作业（进程）的及时处理。
3. 高优先权优先调度算法HPF
照顾紧迫性作业，使其获得优先处理而引入调度算法。
常用于批处理系统中的作业调度算法，以及多种操作系统中的进程调度算法
1) 分两种方式：
v非抢占式优先权算法
v抢占式优先权算法 关键点：新作业产生时
2)优先权的类型
v静态优先权：创建进程时确定，整个运行期间保持不变。一般利用某一范围的一个整数来表示，又称为优先数。
v动态优先权：创建进程时赋予的优先权可随进程的推进或随其等待时间的增加而改变。
3）高响应比优先调度算法HRRN
v短作业优先算法是一种比较好的算法（相当于根据作业长度设定的静态优先权算法），
适用于短作业较多的批处理系统中，其主要不足是长作业的运行得不到保证。
vHRRN为每个作业引入动态优先权，使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高：
优先权 =（等待时间+要求服务时间)/要求服务时间= 响应时间 / 要求服务时间
什么时候计算各进程的响应比优先权？
v需要进行调度选择的时候比较各自优先权
作业完成时
新作业产生时（抢占、非抢占）
时间片完成时
进程阻塞时
3. 基于时间片的轮转调度算法RR
1）时间片轮转算法
1.将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成一个队列。
2.每次调度时将CPU分派给队首进程，让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。
3.在一个时间片结束时，发生时钟中断。
4.调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前就绪的队首进程。
注意：v进程阻塞情况发生时，未用完时间片也要出让CPU
问题：能够及时响应，但没有考虑作业长短等问题。
v时间片长度的选择要与完成一个基本的交互过程所需的时间相当，
保证一个基本的交互过程可在一个时间片内完成。
影响时间片长度的主要因素：系统的处理能力和系统的负载状态
2）多级反馈队列算法FB (Multiple-level Feed Back Queue)
特点：多个就绪队列，循环反馈
动态优先级、时间片轮转
1）设置多个就绪队列，各队列有不同的优先级,优先级从第一个队列依次降低。
2） 赋予各队列进程执行时间片大小不同, 优先权越高，时间片越短。
3）当一个新进程进入内存，引发的调度过程
1.准备调度：先将它放入第一个队列的末尾，按FCFS原则排队等待调度。
2.IF时间片内完成，便可准备撤离系统；
3.IF时间片内未能完成，调度程序便将该进程转入第二队列的末尾等待再次被调度执行。
4.当第一队列中的进程都执行完，系统再按FCFS原则调度第二队列。
在第二队列的稍放长些的时间片内仍未完成，再依次将它放入第三队列。
5.依次降到第n队列后，在第n队列中便采取按时间片轮转的方式运行。
实时调度
实时调度系统：
1.指系统能够在限定的响应时间内提供所需水平的服务。
2.指计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性，也取决于结果产生的时间，如果系统的时间约束条件得不到满足，将会发生系统出错。
实现实时调度的基本条件
1）提供必要的信息
为了实现实时调度，系统应向调度程序提供有关任务的下述信息：
v就绪时间。该任务成为就绪状态的时间。
v开始截止时间、完成截止时间。
v处理时间。从开始执行到完成所需时间。
v资源要求。任务执行时所需的一组资源。
v优先级。根据任务性质赋予不同优先级。
2）系统处理能力足够强
处理能力不足可能会出现某些实时任务不能得到及时处理，导致难以预料的后果。
如：
系统中有M个周期性的硬实时任务，处理时间为Ci，周期时间表示为Pi,
单机系统中必须满足条件
* 提高系统处理能力的方法
增强单机系统的处理能力
采用多处理机系统
此情况下需满足
∑（ Ci / Pi ）≤N，N为处理机数
3）采用抢占式调度机制
v硬实时任务：广泛采用抢占机制。
v小的实时系统：如能预知任务的开始截止时间，
为简化调度程序和对任务调度时所花费的系统开销，可采用非抢占调度机制，
4）具有快速切换机制
1.对外部中断的快速响应能力。
v利用快速硬件中断机构，可在紧迫的外部事件请求中及时响应。
2.快速的任务分派能力。
v使系统中的运行功能单位适当的小，提高切换速度。类如线程的思想
实时调度算法的分类
v根据实时任务的性质
硬实时调度算法
软实时调度算法；
v按调度方式
非抢占调度算法
抢占调度算法；
v根据调度时间不同
静态调度算法
动态调度算法。
v多处理机环境下
集中式调度
分布式调度
1）最早截止时间优先EDF（Earliest Deadline First）
v根据任务的开始截止时间来确定任务的优先级。截止时间越早，其优先级越高。
系统保持一个实时任务就绪队列
队列按各任务截止时间的早晚排序
调度程序总是选择就绪队列中的第一个任务，分配处理机使之投入运行。
v新任务产生时，是否等当前程序执行完：
抢占式/非抢占式
v可能会使作业错过，但可适用于软实时系统
2）最低松弛度优先LLF（Least Laxity First）
根据任务紧急（或松弛）的程度，来确定任务的优先级。任务的紧急程度越高（松弛度值越小），优先级就越高。
v松弛度= 截止完成时间 – 还需执行时间 - 当前时间
可理解为当前时刻到开始截止时刻间的差距，随着时间的推进，这个差值逐渐变小，任务越来越紧迫。
v例如
任务A，截止完成时间=200ms，运行=100ms；
任务B，截止完成时间= 400ms，运行=150ms，
当前t=0时刻，两者的松弛度分别为
A松弛度=200-100ms； B松弛度=250ms。
进程切换发生的时机
u进程执行完
u进程I/O阻塞
u新进程出现时可能的抢占
u某进程松弛度为0时发生抢占
有的时刻，其他并发的实时任务下一周期未到来，会出现只有一个任务的情况。