由於第四章線程的介紹沒有上傳視頻，故之后看書來補。
最近開始學習操作系統原理這門課程，特將學習筆記整理成技術博客的形式發表，希望能給大家的操作系統學習帶來幫助。同時盼望大家能對文章評論，大家一起多多交流，共同進步！
本篇文章大致內容為：
- 基本概念(Basic Concept)
- 調度准則(Scheduling Criteria)
- 調度算法(Scheduling Algorithm)
- 實時調度(Real-Time Scheduling)
- 算法評價(Algorithm Evaluation)
基本概念(Basic Concept)
通過多道程序設計可以盡可能高的提高CPU利用率，但道數不可能無限增加。
同時： 宏觀－程序進入內存，被操作系統調度； 微觀－進程正在CPU上運行(Running)
調度：切換的過程中，切換越多，系統消耗越多，故道數不可能無限增加（另外還有內存方面的考慮）
CPU－I/O Burst Cycle CPU-I/O執行期
- 進程執行包括一系列的CPU執行期和輸入輸出等待期
CPU執行期分布：為指數型或多階指數型
CPU型程序：大部分時間用在CPU上的程序
I/O型程序：大部分時間用在I/O上的程序
CPU調度（進程調度，低級調度，短程調度） CPU Scheduler
選擇內存上的處於就緒狀態的進程，並分配CPU給它們使用（依照算法）。
什么時候進行CPU調度？或CPU調度的時機：
- Switches from running to waiting state
- Switches from running to ready state
- Switches from waiting to ready state:就緒隊列來了新進程。
- Switched from waiting to ready state
注：1和4為非剝奪式／非搶占式(nonpreemptive)的，2和3為剝奪式／搶占式(preemptive)的。
調度程序(Dispatcher)
調度程序將CPU的控制權交給就緒隊列中選中的進程，包括：
- switching context 上下文切換（中斷現場的保存與恢復）
- switching to user mode 切換到用戶態（PSW最高位），用戶態：非特權指令；系統態：非特權指令＋特權指令
- jumping to the proper location in the user program to restart that program 跳轉到程序上一次中斷前執行的語句的上一行
調度延時(Dispatch latency)
換下一個進程並換上另一個新進程所需的時間，也叫系統消耗(overload)
調度准則(Scheduling Criteria)
- CPU利用率(CPU utilization)
- 吞吐量(Throughout)：單位時間內執行作業的數量。
- 周轉時間(Turnaround time)：提交完畢->執行結束所需時間。
- 等待時間(Waiting time)：在就緒隊列內等待的時間，多次等待時間做和。
- 響應時間(Response time)：提交完成->首次給出相應所需時間。
周轉時間的組成：后備等待＋就緒隊列等待時間之和＋運行時間之和＋阻塞隊列等待時間之和
優化准則(Optimization Criteria)：對於相同作業而言，
- Max CPU utilization CPU利用率最大化
- Max Throughput 單位時間最大吞吐量
- Min turnaround time 最小化周轉時間
- Min waiting time 最小化等待時間
- Min response time 最小化響應時間
調度算法(Scheduling Algorithms)
- First-Come,First-Served(FCFS)：先來先服務的調度原則
- Shortest-Job-First(SJF) Scheduling：短作業優先調度原則
- Priority Scheduling：優先級調度原則
- Round-Robin Scheduling：時間塊調度原則
- Multilevel Queue Scheduling：多級隊列調度原則
- Multilevel Feedback Queue：多級反饋隊列調度原則
FCFS Scheduling
Gantt Chart：甘特圖
SJF Scheduling：選擇下一次CPU執行期最短的進程執行，分為兩種，nonpreemptive 非搶占式的 和 preemptive 搶占式的。
搶占式－Shortest-Remainging-Time-First(SRTF) 最短剩余時間優先
SJF可以獲得最小的平均等待時間。
Example of Non-Preemptive SJF:
Example of Preeptive SJF:
確定下一次CPU執行期的長短(Determining Length of Next CPU Burst)
只能估計時間，可以使用指數平均法：
兩種極端：
通常情況：
優先級調度(Priority Scheduling)
- 每一個進程都有一個優先級
- CPU調度給優先級最高的進程
- 優先級調度可以分為
- 可搶占式的(Preemptive)
- 不可搶占式的(Nonpreemptive)
SJF也是一類優先級算法。
存在問題：Infinite blocking(Starvation) 飢餓：優先級低的進程會被無限推遲。
解決方法：Aging（熬），可變優先級，動態優先級
時間片輪轉(Round Robin, RR)
time slice - 時間片
- 每個進程都會得到一個CPU時間段（通常10～100milliseconds）
- 時間片到后，進程被搶占並被放入就緒隊列的末尾
- 若有n個進程且時間片長度為q，則每個進程都會獲1/n的CPU時間，並且每次執行不超過q，則沒有進程會等待超過(n-1)q個時間片
性能：若q比較大，則等待時間長；若q比較小，則每個進程等待時間短，但上下文切換所需的系統消耗會變大，q必須大於上下文切換的中斷時間否則系統不能正常運行。
多級隊列排隊 Multilevel Queue
就緒隊列被分成兩個隊列，前台隊列用於交互式進程，使用RR調度，后台隊列用於批處理進程，使用fcfs調度，后台隊列保證前台有比較快的響應。
多級反饋隊列 Multilevel Feedback Queue
- 有多個隊列，每個隊列有不同的優先級
- 所有新進程都入最高優先級隊列
- 按照Round Robin情況調度最高優先級隊列一次，若進程完成則釋放內存結束進程，否則將該進程降入次高級進程
- 當最高優先級隊列為空時，用RR調度次高優先級隊列
- 當調度優先級為最高級的隊列內加入新進程時，若系統為搶占式調度，則當前進程進入中斷，並回到當前隊列的隊尾。
多級反饋隊列為一種綜合性調度：多級+RR+優先級+SJF+FCFS
算法評價 Algorithm Evaluation
- 確定模型 Determining modeling
- 隊列模型 Queueing modeling
- 使用仿真的方式評價（最常用）：在公共的平台基於同樣的一組公共數據對算法進行評價。