分時操作系統調度算法

　　分時操作系統采用時間片輪轉的方式為用戶提供服務，那么你了解什么是時間片輪轉調度嗎?下面由學習啦小編為大家整理了分時操作系統的調度算法的相關知識，希望對大家有幫助!

　　分時操作系統的調度算法詳解

　　時間片的概念，可以用來部分解釋本書開始時的一句話："在數據傳輸領域，你親眼看見的，都不是真的"。在宏觀上：我們可以同時打開多個應用程序，每個程序并行不悖，同時運行。但是在微觀上：由于只有一個CPU，一次只能處理程序要求的一部分，如何處理公平，一種方法就是引入時間片，每個程序輪流執行。

　　概念的引入

　　說到并行計算，尤其是單臺計算機的并行計算，一定要先建立時間片的概念。我們現在所用的，不管是Windows還是Linux，一般都稱為多任務操作系統，即，系統允許并行運行多個應用程序。操作系統一般是按照一定策略，定期給每個活動的進程執行其內部程序的機會，并且每次只執行一小段時間，然后操作系統利用中斷強行退出執行，將當前程序信息壓棧，然后開始執行下一個進程的一小段程序。通過這樣不斷快速的循環切換，每個程序都獲得執行，在用戶看來，感覺到很多程序都在平行的執行，這就模擬了并行計算。當然，新的多核CPU以及超線程CPU，內部就有超過1個的CPU執行體，運行時就不是模擬了，而是真的有兩個以上的程序在被執行。當然在我們程序員看來，只需要理解程序是被操作系統片段執行的，每個片段就是一個時間片，就足夠了。既然是片段執行，程序員就必須理解，在自己的程序運行時不是獨一無二的，我們看似很順暢的工作，其實是由一個個的執行片段構成的，我們眼中相鄰的兩條語句甚至同一個語句中兩個不同的運算符之間，都有可能插入其他線程或進程的動作。

　　基本概念

　　時間片輪轉法(Round-Robin，RR)主要用于分時系統中的進程調度。為了實現輪轉調度，系統把所有就緒進程按先入先出的原則排成一個隊列。新來的進程加到就緒隊列末尾。每當執行進程調度時，進程調度程序總是選出就緒隊列的隊首進程，讓它在CPU上運行一個時間片的時間。時間片是一個小的時間單位，通常為10~100ms數量級。當進程用完分給它的時間片后，系統的計時器發出時鐘中斷，調度程序便停止該進程的運行，把它放入就緒隊列的末尾;然后，把CPU分給就緒隊列的隊首進程，同樣也讓它運行一個時間片，如此往復。[1]

　　進程調度

　　采用此算法的系統，其程序就緒隊列往往按進程到達的時間來排序。進程調度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進程，也就是說按照先來先服務原則調度，但一旦進程占用處理機則僅使用一個時間片。在使用先一個時間片后，進程還沒有完成其運行，它必須釋放出處理機給下一個就緒的進程，而被搶占的進程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等待再次運行。處理器同一個時間只能處理一個任務。處理器在處理多任務的時候，就要看請求的時間順序，如果時間一致，就要進行預測。挑到一個任務后，需要若干步驟才能做完，這些步驟中有些需要處理器參與，有些不需要(如磁盤控制器的存儲過程)。不需要處理器處理的時候，這部分時間就要分配給其他的進程。原來的進程就要處于等待的時間段上。經過周密分配時間，宏觀上就象是多個任務一起運行一樣，但微觀上是有先后的，就是時間片輪換。

　　分時操作系統調度算法的實現思想

　　時間片輪轉算法的基本思想是，系統將所有的就緒進程按先來先服務算法的原則，排成一個隊列，每次調度時，系統把處理機分配給隊列首進程，并讓其執行一個時間片。當執行的時間片用完時，由一個計時器發出時鐘中斷請求，調度程序根據這個請求停止該進程的運行，將它送到就緒隊列的末尾，再把處理機分給就緒隊列中新的隊列首進程，同時讓它也執行一個時間片。