批作業調度算法
首先理清概念：
作業周轉時間 = 完成時間 - 提交時間
作業的帶權周轉時間 = 作業的周轉時間 / 運行時間
平均周轉時間 = 各作業的帶權周轉時間之和 / 作業數目
常用的作業調度算法：
-
先來先服務算法（First Come Serve ， FCFS）
是按作業進入系統的先后次序進行調度，即每次調度都在后被作業中選擇一個最先進入隊列的作業
特點：實現簡單，有利於長作業，不利於短作業**
示例：
起始：
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | ||||
| J2 | 8:50 | 30 | ||||
| J3 | 9:00 | 12 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
第一輪：
-
先選擇先來的，即先提交的 J1 ：8：00 ，將其作為第一個開始的，由於他前面沒有等待隊列，所以它的開始時間為：
8：00。 -
結束時間為開始時間加上運行時間：
8：00 + 60min = 9：00 -
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:00-8:00= 60min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
60/60= 1
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | ||||
| J3 | 9:00 | 12 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
第二輪：
-
由於按照先來先選擇的算法，選l擇第二的， J1 ：8：50 ，將其作為第二，由於他還需要等待他前面的完成了才到他，所以它的開始時間為：
9：00。 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
9：00 + 30min = 9：30 -
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:30-8:50= 40min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
40/30= 4/3
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：30 | 40 | 4/3 |
| J3 | 9:00 | 12 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
剩下的以此類推。。。
最終為：
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：30 | 40 | 4/3 |
| J3 | 9:00 | 12 | 9：30 | 9：42 | 42 | 21/6 |
| J4 | 9:10 | 6 | 9：42 | 9：48 | 38 | 19/3 |
平均周轉時間 = 各作業的帶權周轉時間之和 / 作業數目
= (1+4/3+21/6+19/)/4 ≈ 3.0417
-
最短作業優先（Shortest Job First SJF）
總是選擇估計計算時間最短的作業投入運行
特點：克服了FCFS 偏愛長作業的缺點，易於實現，會使系統平局周轉時間最短，系統吞吐量大；缺點是：1）需要預先知道作業所需的CPU時間 2）護士了作業等待時間，容易出現飢餓想象
示例：
起始：
作業 提交時間 運行時間(min) 開始時間 結束時間 周轉時間 Ti /min 帶權周轉時間 Wi /min J1 8:00 60 J2 8:50 30 J3 9:00 12 J4 9:10 6
第一輪：
-
由於J1是最先來的，此時沒有別的等待隊列，故先進行J1 ，所以它的開始時間為：
8：00。 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
8：00 + 60min = 9：00 -
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:00-8:00= 60min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
60/60= 1
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | ||||
| J3 | 9:00 | 12 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
第二輪：
-
選取在第一輪執行結束之后的時間之前
9：00提前的作業中運行時間最低段的作為第二輪作業，即：在J2：8：50與J3：9：00中選取運行時間最短的，即J3.所以第二輪的開始時間為：9：00。 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
9：00 + 12min = 9：12 -
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:12-9:00= 12min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
12/12= 1
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：12 | 12 | 1 |
| J3 | 9:00 | 12 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
第三輪：
-
選取在第二輪執行結束之后的時間之前
9：12提前的作業中運行時間最低段的作為第二輪作業，即：在J2：8：50與J4：9：10中選取運行時間最短的，即J4.所以第二輪的開始時間為：9：12。 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
9：12 + 6min = 9：18 -
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:18-9:10= 8min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
8/6= 4/3
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | ||||
| J3 | 9:00 | 12 | 9：00 | 9：12 | 12 | 1 |
| J4 | 9:10 | 6 | 9：12 | 9：18 | 8 | 4/3 |
同理可得第四輪結果為：
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：18 | 9：48 | 58 | 29/15 |
| J3 | 9:00 | 12 | 9：00 | 9：12 | 12 | 1 |
| J4 | 9:10 | 6 | 9：12 | 9：18 | 8 | 4/3 |
平均周轉時間 = 各作業的帶權周轉時間之和 / 作業數目
= (1+29/15+1+4/3)/4 ≈ 1.3167
-
響應比高者優先算法（Highest Response Ratio First ,HRRF）
計算后備作業隊列中每個作業的響應比，然后挑選響應比最高者。
其中響應比計算公式為：\(\frac {作業的響應時間}{作業的運行時間}\) = \(\frac {作業的等待時間+作業的運行時間}{作業的運行時間}\)= 1+ \(\frac {作業的等待時間}{作業的運行時間}\)
特點：即考慮作業的等待時間，有考慮作業的運行時間，是介於上述兩種算法的折中算法。缺點是每次都要計算各道的作業響應比，有一定的時間開銷。
示例：
起始：
作業 提交時間 運行時間(min) 開始時間 結束時間 周轉時間 Ti /min 帶權周轉時間 Wi /min J1 8:00 60 J2 8:50 30 J3 9:00 12 J4 9:10 6 第一輪：
-
首先還是一樣的先執行第一個提交的作業J1，所以提交時間時間即為運行時間：
8：00， -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
8：00 + 60min = 9：00
-
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9:00-8:00= 60min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
60/60= 1 -
更新第一輪結束時間之前提交的作業的等待時間。
顯然，滿足條件（在結束時間9：00之前提交作業的）有J2,J3
等待時間為：
上個作業結束時間-該作業提交時間 顯然，J1 = 0
J2 = 9：00 - 8：50 = 10
J3 = 9：00 - 9：00 = 0
-
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 等待時間/min | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 0 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 10 | ||||
| J3 | 9:00 | 12 | 0 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 |
第二輪：
-
首先在滿足條件（在第一輪完成時間之前提交的作業）中選取響應比最大的作為第二輪作業任務
- J2 = 1 + 10/30
- J3 = 1 + 0/12
顯然，響應比：J2 > J3
因此選取J2作為第二輪的任務，其開始時間為
第一輪結束時間：9：00 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
9：00 + 30min = 9：30
-
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
8：50-9:30= 40min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
40/30= 4/3 -
更新第二輪結束時間之前提交的作業的等待時間。
顯然，滿足條件（在結束時間9：30之前提交作業的）有J3,J4
等待時間為：
上個作業結束時間-該作業提交時間 J3 = 9：30 - 9：00 = 30
J4 = 9：30 - 9：10 = 20
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 等待時間/min | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 0 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：30 | 10 | 40 | 4/3 |
| J3 | 9:00 | 12 | 30 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 | 20 |
第三輪：
-
首先在滿足條件（在第二輪完成時間之前提交的作業）中選取響應比最大的作為第二輪作業任務
- J3 = 1 + 30/12
- J4 = 1 + 20/6
顯然，響應比：J4 > J3
因此選取J4作為第三輪的任務，其開始時間為
第二輪結束時間：9：30 -
結束時間為：開始時間 + 運行時間 =
9：30 + 6min = 9：36
-
周轉時間為：完成時間(結束時間) - 提交時間 =
9：36-9:10= 26min -
帶權周轉時間 : 作業的周轉時間 / 運行時間 =
26/6= 13/3 -
更新第二輪結束時間之前提交的作業的等待時間。
顯然，滿足條件（在結束時間9：36之前提交作業的）有J3
等待時間為：
上個作業結束時間-該作業提交時間 J3 = 9：36 - 9：00 = 36
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 等待時間/min | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 0 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：30 | 10 | 40 | 4/3 |
| J3 | 9:00 | 12 | 36 | ||||
| J4 | 9:10 | 6 | 9：30 | 9：36 | 20 | 26 | 13/3 |
同理可得第四輪結果：
| 作業 | 提交時間 | 運行時間(min) | 開始時間 | 結束時間 | 等待時間/min | 周轉時間 Ti /min | 帶權周轉時間 Wi /min |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| J1 | 8:00 | 60 | 8：00 | 9：00 | 0 | 60 | 1 |
| J2 | 8:50 | 30 | 9：00 | 9：30 | 10 | 40 | 4/3 |
| J3 | 9:00 | 12 | 9：36 | 9：48 | 36 | 48 | 4 |
| J4 | 9:10 | 6 | 9：30 | 9：36 | 20 | 26 | 13/3 |
平均周轉時間 = 各作業的帶權周轉時間之和 / 作業數目
= (1+4/3+4+13/3)/4 ≈ 2.6667
並且不難看出，響應比高者優先算法的效率是介於最短作業優先，來先服務算法