时间片

实验三进程调度模拟程序 专业：商软2班 姓名:韩麒麟 学号：201406114253 一. 目的和要求 1.1. 实验目的 用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。 1.2. 实验要求 1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。 进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。 (1). 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 (2). 进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 (3). 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。 (4). 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。 (5). 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。 (6). 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查

通信线路的通信方式 点-点方式 多点方式 通信方式 从信息传送方向和时间的关系角度研究 单工通信方式：信息只能单项传输，监视信号可回送 半双工通信方式：信息可以双向传输，但在某一时刻只能单向传输 全双工通信方式：信息可以同时双向传输，一般采用四线式结构 全双工性能最好 单双工用的最多，因为全双工成本高（收发双方、线路） 传输介质 有线介质 如：同轴电缆、双绞线、光纤等 特点：需要布线、抗干扰性强 无线介质 通过大气进行传播，如：微波、红外线、卫星等。 特点：无需布线、抗干扰差 有线网络协议更简单，误码率低 无线网络协议复杂，误码率高，需要恢复。 双绞线 可以传输模拟信号（电话网络）和数字信号（以太网络） 分类： 无屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 网卡接口也需要屏蔽措施（成本相对高） 带宽取决于铜线粗细，传输距离、采用技术影响 多采用点到点连接方式 抗干扰性取决于适当的屏蔽和线对的扭曲程度，低频传输接近同轴电缆，高频传输劣于其他有线介质 优点：组网方便、价格便宜（不仅仅是线的价格，还有连接器价格，维护，安装，使用期限） 同轴电缆 有线电视 多点连接使用总线型拓扑结构 只适合传输模拟信号 10 base 2/5 （10M 、基带传输、 使用50欧姆同轴电缆细缆点到点无中继器传输距离200米 / 50欧姆同轴电粗缆点到点无中继器传输距离500米 ） 10 broad 36 （10M 、 频带传输

理论知识 操作系统背景知识 顾名思义，进程即正在执行的一个过程。进程是对正在运行程序的一个抽象。 进程的概念起源于操作系统，是操作系统最核心的概念，也是操作系统提供的最古老也是最重要的抽象概念之一。操作系统的其他所有内容都是围绕进程的概念展开的。 所以想要真正了解进程，必须事先了解操作系统， 点击进入 PS：即使可以利用的cpu只有一个（早期的计算机确实如此），也能保证支持（伪）并发的能力。将一个单独的cpu变成多个虚拟的cpu（多道技术：时间多路复用和空间多路复用+硬件上支持隔离），没有进程的抽象，现代计算机将不复存在。 必备的理论基础： 一 操作系统的作用： 1：隐藏丑陋复杂的硬件接口，提供良好的抽象接口 2：管理、调度进程，并且将多个进程对硬件的竞争变得有序 二 多道技术： 1.产生背景：针对单核，实现并发 ps：现在的主机一般是多核，那么每个核都会利用多道技术 有4个cpu，运行于cpu1的某个程序遇到io阻塞，会等到io结束再重新调度，且会被调度到4个cpu中的任意一个，具体由操作系统调度算法决定。 2.空间上的复用：如内存中同时有多道程序 3.时间上的复用：复用一个cpu的时间片 强调：遇到io切，占用cpu时间过长也切，核心在于切之前将进程的状态保存下来，这样才能保证下次切换回来时，能基于上次切走的位置继续运行 什么是进程 进程（Process

在上一篇文章 Linux内核进程相关知识点总结 中介绍了进程相关的一些基础知识，包括进程的创建、运行以及终止等。这篇文章中主要介绍进程的调度。 进程调度 ：举个栗子，在一个单核处理器中，同一时刻只能有一个进程拥有处理器资源，其他的进程只能在就绪队列中排序，等待处理器空闲之后才有机会获取处理器资源并开始运行。在这种情况下，操作系统就需要从众多的就绪进程中选择一个最为合适的进程来运行，这就是进程调度器，其出现的目的就是提高处理器的利用率。 进程的优先级 ：Linux操作系统最早采用nice值来调整进程的优先级，取值范围是-20-19，默认值为0。Nice值越大，优先级越低。目前，Linux内核使用0-139的数值表示进程的优先级，数值越低，优先级越高。其中，0-99给实时进程用，100-139给普通进程用。另外，在用户空间有一个传统的变量nice值映射到普通进程的优先级，即100-139。 其中，static_prio指的是静态优先级，在进程启动时分配。内核不存储nice值，取而代之的是static_prio。内核中的宏NICE_TO_PRIO（）实现将nice值转换为static_prio。他之所以被称为静态优先级，是因为他不会随着时间而改变，用户可以通过系统调用来改变该值。 normal_prio是基于static_prio和调度策略计算出来的

进程调度： 在可运行态进程之间分配有限处理器时间资源的内核子系统。 一 调度策略 1 进程类型 I/O消耗型进程：大部分时间用来提交I/O请求或是等待I/O请求，经常处于可运行状态，但运行时间短，等待请求过程时处于阻塞状态。如交互式程序。 处理器消耗型进程：时间大都用在执行代码上，除非被抢占否则一直不停的运行。 综合型：既是I/O消耗型又是处理器消耗型。 调度策略要在 ：进程响应迅速（响应时间短）和最大系统利用率（高吞吐量）之间寻找平衡。 2 调度概念 优先级：基于进程价值和对处理器时间需求进行进程分级的调度。 时间片：表明进程被抢占前所能持续运行的时间，规定一个默认的时间片。时间片过长导致系统交互性的响应不好， 　　　　　　程序并行性效果差；时间片太短增大进程切换带来的处理器耗时。矛盾！ 时间片耗尽进程运行到期，暂时不可运行状态。直到所有进程时间片都耗尽，重新计算进程时间片。 Linux调度程序提高交互式程序优先级，提供较长时间片；实现动态调整优先级和时间片长度机制。 进程抢占：Linux系统是抢占式，始终运行优先级高的进程。 3 调度算法 可执行队列：runqueue；给定处理器上可执行进程的链表，每个处理器一个。每个可执行进程都唯一归属于一个可执行队列。 运行队列是调度程序中最基本的数据结构： struct runqueue { 　　spinlock_t lock; /*

源码获取 https://github.com/icoty/nachos-3.4-Lab 内容一：总体概述 本实习希望通过修改Nachos系统平台的底层源代码，达到“扩展调度算法”的目标。本次实验主要是要理解Timer、Scheduler和Interrupt之间的关系，从而理解线程之间是如何进行调度的。 内容二：任务完成情况 任务完成列表（Y/N） Exercise1 Exercise2 Exercise3 Challenge1 第一部分 Y Y Y Y 具体Exercise的完成情况 Exercise1 调研 调研Linux或Windows中采用的进程/线程调度算法。具体内容见课堂要求。 linux-4.19.23进程调度策略 ： SCHED_OTHER 分时调度策略， SCHED_FIFO 实时调度策略（先到先服务）， SCHED_RR 实时调度策略（时间片轮转）。 RR调度和FIFO调度的进程属于实时进程，以分时调度的进程是非实时进程。 当实时进程准备就绪后，如果当前cpu正在运行非实时进程，则实时进程立即抢占非实时进程。 RR进程和FIFO进程都采用实时优先级做为调度的权值标准，RR是FIFO的一个延伸。FIFO时，如果两个进程的优先级一样，则这两个优先级一样的进程具体执行哪一个是由其在队列中的位置决定的，这样导致一些不公正性(优先级是一样的，为什么要让你一直运行?)

1 处理机的二级调度 宏观上：作业调度 微观上：进程调度 2 作业调度 2.1作业调度的功能 作业调度的主要任务是完成作业从后备状态到执行状态和从执行状态到完成状态的转变。 作业调度功能： 1.记录已进入系统的各作业的情况（JCB，Job Control Block）； 2.按一定的调度算法，从后备作业中选择一个或几个作业进入系统内存； 3.为被选中的作业创建进程，并且为其申请系统资源； 4.作业结束后作善后处理工作。 2.2 作业控制块（JCB，Job Control Block） 每个作业进入系统时由系统为其建立一个作业控制块JCB（Job Control Block)，它是存放作业控制和管理信息的数据结构，主要信息见下图。 2.3 调度性能的衡量 作业调度算法规定了从后备作业中选择作业进入系统内存的原则，这些原则的性能如何，就是本节所讨论的问题。 一、确定调度算法时应考虑的因素 1.应与系统的整体设计目标一致 2.考虑系统中各种资源的负载均匀 3.保证作业的执行 4.对一些专用资源的使用特性的考虑 二、调度性能的衡量 通常采用平均周转时间和带权平均周转时间 作业的周转时间： ti = tci-tsi ti：作业周转时间 tci：作业完成时间 tsi： 作业提交时间 2.4 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法 先来先服务调度算法：

目录 多线程与Android线程性能优化 基础概念 CPU核心数和线程数的关系 CPU时间片轮转机制 什么是进程和线程 澄清并行和并发 高并发编程的意义、好处和注意事项 认识Java里的线程 线程的启动与中止 对Java里的线程再多一点点认识 深入理解run()和start() 其他的线程方法 线程间的共享和协作 线程间的协作 ThreadLocal 显式锁 Lock接口和synchronized的比较 Lock接口和核心方法 可重入锁ReentrantLock、所谓锁的公平和非公平 读写锁ReentrantReadWriteLock Condition接口 多线程与Android线程性能优化 基础概念 CPU核心数和线程数的关系 多核心:也指单芯片多处理器( Chip Multiprocessors,简称CMP),CMP是由美国斯坦福大学提出的,其思想是将大规模并行处理器中的SMP(对称多处理器)集成到同一芯片内,各个处理器并行执行不同的进程。这种依靠多个CPU同时并行地运行程序是实现超高速计算的一个重要方向,称为并行处理 多线程: Simultaneous Multithreading.简称SMT.SMT可通过复制处理器上的结构状态,让同一个处理器上的多个线程同步执行并共享处理器的执行资源可最大限度地实现宽发射、乱序的超标量处理,提高处理器运算部件的利用率,缓和由于数据相关或

什么是进程 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是 操作系统 结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。 狭义定义：进程是正在运行的程序的实例（an instance of a computer program that is being executed）。 广义定义：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是 操作系统 动态执行的 基本单元 ，在传统的 操作系统 中，进程既是基本的 分配单元 ，也是基本的执行单元。 第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。 第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。[3] 进程是操作系统中最基本、重要的概念。是多道程序系统出现后

调度？咋这熟悉，我们是不是常在哪里听到。没错，是的，调度我们时常听过，比如交通管制调度啦等。这不，夏天这热， 标语贴的好：相应国电电力调度，做文明市民,好别扭啊!不管了。你要是还是不懂，再啰嗦讲个事，过年回家，和漂亮的GF回家，为了张普通的硬座票还要排老久对，甚至还可能被坑拿到黄牛票，这时你嘴里咧咧的啥：XX,啥火车站，做的啥春运调度啊！唉，这次你说到点上了。 总结一下：调度就是通过调度程序的合理调度，实现系统资源的最大限度发挥作用。多进程的并发正是这样的效果。其实原理一点也不复杂，道理也一样简单：只要又可以执行的进程，那么就总是会有进程正在执行。但简单的问题也会复杂化， 比如：我们买票为啥抱怨调度，归根接地感谢当年的人海战术(多说一句，其实现实的很多问题，一个人海战术解决所有，这战术中国人用起来最得心应手)。 好么，一般系统中进程的数目总会比处理器的个数多，所以竞争在所难免，调度的问题就集中在解决竞争的问题。 种类问题不多说：抢占和非抢占。linux提供了抢占式的多任务模式，下一阶段谁得到CPU的执行时间由调度程序决定。这怎么决定，是不是请个客，喝个酒啥的。对不起，linux无情的说，我是开源的，对所有人公平，哥不吃这一套。我有自己的一套原则(策略，这个我们待会儿再讲)。接着来术语，上面的过程叫做抢占，进程得到CPU的执行机会这段时间叫时间片，是由系统定义好的。后面我们会看到