进程调度
一、进程调度的时机
进程调度(低级调度),就是按照某种算法从就绪队列中选择一个进程为其分配处理机。
不能进行进程调度与切换的情况:
1.在处理中断的过程中。中断处理过程复杂,与硬件密切相关,很难1.在处理中断的过程中。中断处理过程复杂,与硬件密切相关,很难
2.进程在操作系统内核程序临界区中。
3.在原子操作过程中(原语)。原子操作不可中断,要一气呵成(如之前讲过的修改PCB中进程状态标志,并把PCB放到相应队列)
进程在操作系统内核程序临界区中不能进行调度与切换⭕
(2012年联考真题)进程处于临界区时不能进行处理机调度❌
临界资源:一个时间段内只允许一个进程使用的资源。各进程需要互斥地访问临界资源。
临界区:访问临界资源的那段代码。
内核程序临界区一般是用来访问某种内核数据结构的,比如进程的就绪队列(由各就绪进程的PCB组成)
如果还没退出临界区(还没解锁)就进行进程调度,但是进程调度相关的程序也需要访问就绪队列,但此时就绪队列被锁住了,因此又无法顺利进行进程调度
内核程序临界区访问的临界资源如果不尽快释放的话,极有可能影响到操作系统内核的其他管理工作。因此在访问内核程序临界区期间不能进行调度与切换
在打印机打印完成之前,进程一直处于临界区内,临界资源不会解锁。但打印机又是慢速设备,此时如果一直不允许进程调度的话就会导致CPU一直空闲
普通临界区访问的临界资源不会直接影响操作系统内核的管理工作。因此在访问普通临界区时可以进行调度与切换。
有的系统中,只允许进程主动放弃处理机
有的系统中,进程可以主动放弃处理机,当有更紧急的任务需要处理时,也会强行剥夺处理机(被动放弃)
但是进程在普通临界区中是可以进行调度、切换的
二、进程调度的方式
非剥夺调度方式,又称非抢占方式。即,只允许进程主动放弃处理机。在运行过程中即便有更紧迫的任务到达,当前进程依然会继续使用处理机,直到该进程终止或主动要求进入阻塞态。(实现简单,系统开销小但是无法及时处理紧急任务,适合于早期的批处理系统)
剥夺调度方式,又称抢占方式。当一个进程正在处理机上执行时,如果有一个更重要或更紧迫的进程需要使用处理机,则立即暂停正在执行的进程,将处理机分配给更重要紧迫的那个进程。(可以优先处理更紧急的进程,也可实现让各进程按时间片轮流执行的功能(通过时钟中断)。适合于分时操作系统、实时操作系统)
三、进程的切换与过程
“狭义的进程调度”与“进程切换”的区别:
狭义的进程调度指的是从就绪队列中选中一个要运行的进程。(这个进程可以是刚刚被暂停执行的进程,也可能是另一个进程,后一种情况就需要进程切换)
进程切换是指一个进程让出处理机,由另一个进程占用处理机的过程。
广义的进程调度包含了选择一个进程和进程切换两个步骤。
进程切换的过程主要完成了:
1.对原来运行进程各种数据的保存
2.对新的进程各种数据的恢复(如:程序计数器、程序状态字、各种数据寄存器等处理机现场信息,这些信息一般保存在进程控制块)
注意:进程切换是有代价的,因此如果过于频繁的进行进程调度、切换,必然会使整个系统的效率降低,使系统大部分时间都花在了进程切换上,而真正用于执行进程的时间减少。