3.1 處理機排程的層次和排程演算法的目標

1.系統執行並不一定存在高階排程

批處理系統有作業排程，分時系統和實時系統不需要作業排程。

2.引入中級排程的主要目的是，提高記憶體利用率和系統吞吐量，根據條件將一些程序調出或再調入記憶體。

3.排程程式也是程式。

4.排程原則：

• 面向使用者的準則；
• 面向系統的準則。

4.1 面向使用者的準則

• 平均週轉時間短
• 響應時間快
• 均衡性
• 截止時間的保證

4.2 面向系統的準則

• 系統吞吐量高
• 處理機利用率高

5.CPU處理時間Ts

週轉時間T=Ts+Tw
帶權週轉時間W=T/Ts
平均帶權週轉時間和平均週轉時間為n個作業求平均。

3.2 作業與作業排程

1.排程佇列模型

• 僅有程序排程的排程佇列
• 具有高階和低階排程的排程佇列模型
• 同時具有三級排程的排程佇列模型

1.1 僅有程序排程的排程佇列模型

• 分時系統
• 排程處於就緒狀態的程序
• 棧、樹、無序連結串列
• 分時系統中把就緒程序組織成FIFO佇列形式：按時間片輪轉方式執行

1.2 具有高階和低階排程的排程佇列模型

批處理系統中，還需要作業排程。

1.3 引入中級排程後，資料在內外存間互換。

就緒狀態：分為記憶體就緒和外存就緒
阻塞狀態：分為記憶體阻塞和外存阻塞

2.先來先服務排程演算法

• 新作業只有當程序執行完或被阻塞才會執行。
• 有利於CPU繁忙型（利用CPU時間長）的作業，而不利於I/O繁忙（利用CPU時間短）的。
• 帶權週轉時間越高，則越不佔優勢。

3.高響應比優先排程演算法

• 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
• 等待時間越長，優先順序越高。
• 同時到達的作業優先權相同，為1。

3.3 程序排程

1.排程程式的任務職能：排程和分派

• 記錄系統中所有程序的有關情況（記錄在PCB中）
• 確定分配處理機的原則（演算法）
• 分配處理機給程序
• 從程序收回處理機
  3和4為儲存、更新CPU現場（PCB中程序佇列處理）。

2.程序排程描述工具：Gantt（甘特）圖

3.排程程序

• 上下文切換程式
• 分配程式（分派器）
• 佇列管理程式（排隊器）

4.非搶佔方式的程序排程時機：程式完成、發生某事件阻塞

5.搶佔方式搶佔時間點：作業完成時、作業阻塞時、新作業來時、時間片結束時（根據演算法細節而定）

6.輪轉法程序阻塞時，未用完時間片也要讓出CPU。

7.搶佔方式、優先權原則

問題描述：現有三個程序P1、P2、P3，優先順序由高到低分別為P1、P2、P3，三個程序所需佔用資源如下，請按資源角度為程序排序
P1：I/O2 30ms,CPU 10ms,I/O1 30ms,CPU 10ms,I/O2 10ms
P2：I/O1 20ms,CPU 20ms,I/O2 40ms
P3： CPU 30ms,I/O1 20ms

CPU就緒佇列中按優先順序排序。
I/O裝置無資源搶佔，無優先順序。

3.4 實時排程

1.實時系統指系統能夠在限定響應時間內提供所需水平的服務。

2.硬實時任務能滿足實時任務對截止時間的要求。

3.軟實時任務：聯絡著一個截止時間，但不嚴格，可偶爾錯過，不會對系統造成大的影響。

4.最低鬆弛度優先LLF演算法

• 搶佔時間點：程序執行完、程序I/O阻塞、新程序出現時可能搶佔、某程序鬆弛度為0時發生搶佔（根據題意有時候如此，不同事件不同）
• 鬆弛度=必須完成時間-其本身的執行時間-當前時間
  =截止完成時間-還需執行時間-當前時間（時間實為時刻）
• 搶佔與否與演算法基本實現有關。

3.5 死鎖概述

1.當程序處於死鎖狀態時，若無外力作用，它們都無法再向前推進。

2.資源分類

• 可剝奪性資源和非可剝奪性資源
• 永久性資源和臨時資源

3.產生死鎖的必要條件：

• 競爭資源
• 程序間推進順序非法