【操作系统】-- 时间片轮转调度算法、优先级调度算法、多级反馈队列调度算法
一、时间片轮转调度算法
1、算法思想
公平地、轮流地为各个进程服务，让每个进程在一定时间间隔内都可以得到响应。
2、算法规则
按照各进程到达就绪队列的顺序，轮流让各个进程执行一个时间片，若进程未在一个时间片内执行完，则会剥夺处理机，将进程重新放到就绪队列队尾重新排队。
3、用于作业/进程调度
用于进程调度
4、是否可抢占
抢占式算法
5、是否会导致饥饿
不会
6、优缺点
优点：公平，响应快，适用于分时操作系统。
缺点：由于高频率的进程切换，因此有一定的开销，不区分任务的紧急程度。
7、例题
例：各进程到达就绪队列的时间、需要运行时间如下表，使用时间片轮转调度算法，分析时间片大小是2时的进程运行情况。
进程 到达时间 运行时间 P1 0 5 P2 2 4 P3 4 1 P4 5 6 答：
0时刻（P1运行）：只有P1到达就绪对列，让P1运行一个时间片2.。
2时刻（P2运行）：P2到达就绪对列，P1被剥夺CPU，放到队尾，P2运行。
4时刻（P1运行）：P3到达，先插到就绪队列队尾，紧接着，P2也插到队尾。
5时刻（P1运行）：P4到达，插到就绪队尾。
6时刻（P3运行）：P1时间片用完，重新回到就绪队尾。
7时刻（P2运行）：P3主动放弃CPU。
9时刻（P4运行）：P2时间片用完，并刚好运行完。
11时刻（P1运行）：P4时间片用完，回到就绪队尾。
12时刻（P4运行）：P1运行完，主动放弃CPU，就绪队列只剩P4。
二、优先级调度算法
1、算法思想
根据任务的紧急程度来决定处理顺序。
2、算法规则
每个 作业/进程 有各自的优先级，调度时选择优先级最高的 作业/进程。
3、用于作业/进程调度
可用于作业调度，也可用于进程调度，还可以用于I/O调度。
4、是否可抢占
抢占式、非抢占式都有。
5、是否会导致饥饿
会
6、优缺点
优点：用优先级区分紧急程度、重要程度，适用于实时操作系统，可灵活调整对各作业/进程的偏好程度。
缺点：若源源不断的高优先级到来，会导致饥饿。
7、例题
例：各进程到达就绪队列的时间、需要运行时间、进程优先级如下表。使用非抢占式的优先级调度算法，分析进程运行情况。
进程 到达时间 运行时间 优先级 P1 0 7 1 P2 2 4 2 P3 4 1 3 P4 5 4 2 非抢占式
答：
0时刻（P1运行）：只有P1到达。
7时刻（P3运行）：P1运行完主动放弃处理机，其余进程都已到达，P3优先级最高。
8时刻（P2运行）：P3完成，P2、P4优先级相同，由于P2先到达，P2优先。
12时刻（P4）：P2完成，只剩P4。
16时刻：所有进程结束。
抢占式
答：
0时刻（P1运行）：P1到达。
2时刻（P2运行）：P2到达，优先级更高。
4时刻（P3运行）：P3到达，优先级更高。
5时刻（P2运行）：P3完成，主动释放，P4到达，由于P2更先进入就绪队列，P2上。
7时刻（P4运行）：只剩P1、P4，P4优先级高。
11时刻（P1运行）：P4完成，P1上。
注意：优先级未必只有一个，可以按照不同优先级来组织队列，高优先级在队头。
如何合理设置各进程优先级：
系统进程优先级高于用户进程
前台进程优先级高于后台进程
操作系统更偏好I/O型进程
三、多级反馈队列调度算法
1、算法思想
对其他调度算法的折中权衡。
2、算法规则
①设置多级就绪队列，各级队列优先级从高到低，时间片从小到大。
②新进程到达时先进入第1级队列，按FCFS原则排队等待被分配时间片，若用完时间片进程未结束，则进程进入下一级队列队尾。如果此时已经是在最下级队列，则重新放回该队列队尾。
③只有第K级队列为空时，才会为k+1级队头的进程分配时间片。
3、用于作业/进程调度
进程调度
4、是否可抢占
抢占式
5、是否会导致饥饿
会
6、优缺点
对各进程公平，每个新到达的进程都可以很快得到响应，短进程只需较少的时间就可完成，不必实现估计进程的运行时间，可灵活调整对各进程的偏好程度。
7、例题
例：各进程到达就绪队列的时间、需要的运行时间如下表，使用多级反馈队列调度算法，分析各进程运行的过程。
进程 到达时间 运行时间 P1 0 8 P2 1 4 P3 5 1 答：
P1先到达，到第1级队列，使用1个时间片，然后进入下一个队列队尾。
P2到达，先到第1级队列，使用1个时间片，进入到下一队列队尾。
P1，在第2级队列，使用2个时间片，然后进入下一个队列队尾。
P2，在第2级队列，使用1个时间片后，P3到达第1级队列，P2被抢占，P2重新回到第2级队列队尾。
P3，在第1级队列，使用1个时间片，结束。
P2，在第2级队列，使用1个时间片，结束。
P1，在第3级队列，使用4个时间片，然后重新回到第3级队列队尾，重新调度。
上面三种调度算法适用于交互式系统。
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