调度解析
一、常见的批处理作业调度算法
1.先来先服务调度算法（FCFS）:就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。这种调度算法的优点是实现简单，公平。其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使用情况，往往使短作业的用户不满意，因为短作业等待处理的时间可能比实际运行时间长得多。
2.短作业优先调度算法(SPF): 就是优先调度并处理短作业，所谓短是指作业的运行时间短。而在作业未投入运行时，并不能知道它实际的运行时间的长短，因此需要用户在提交作业时同时提交作业运行时间的估计值。
3.最高响应比优先算法(HRN)：FCFS可能造成短作业用户不满，SPF可能使得长作业用户不满，于是提出HRN，选择响应比最高的作业运行。响应比=1+作业等待时间/作业处理时间。
4. 基于优先数调度算法(HPF)：每一个作业规定一个表示该作业优先级别的整数，当需要将新的作业由输入井调入内存处理时，优先选择优先数最高的作业。
5.均衡调度算法，即多级队列调度算法
基本概念：
作业周转时间（Ti）＝完成时间(Tei)－提交时间(Tsi)
作业平均周转时间(T)＝周转时间/作业个数
作业带权周转时间（Wi）＝周转时间/运行时间
响应比＝（等待时间＋运行时间）/运行时间
二、进程调度算法
1.先进先出算法(FIFO)：按照进程进入就绪队列的先后次序来选择。即每当进入进程调度，总是把就绪队列的队首进程投入运行。
2. 时间片轮转算法(RR)：分时系统的一种调度算法。轮转的基本思想是，将CPU的处理时间划分成一个个的时间片，就绪队列中的进程轮流运行一个时间片。当时间片结束时，就强迫进程让出CPU，该进程进入就绪队列，等待下一次调度，同时，进程调度又去选择就绪队列中的一个进程，分配给它一个时间片，以投入运行。
3. 最高优先级算法(HPF)：进程调度每次将处理机分配给具有最高优先级的就绪进程。最高优先级算法可与不同的CPU方式结合形成可抢占式最高优先级算法和不可抢占式最高优先级算法。
4. 多级队列反馈法：几种调度算法的结合形式多级队列方式。
三、空闲分区分配算法
\1. 首先适应算法：当接到内存申请时，查找分区说明表，找到第一个满足申请长度的空闲区，将其分割并分配。此算法简单，可以快速做出分配决定。
2. 最佳适应算法：当接到内存申请时，查找分区说明表，找到第一个能满足申请长度的最小空闲区，将其进行分割并分配。此算法最节约空间，因为它尽量不分割到大的空闲区，其缺点是可能会形成很多很小的空闲分区，称为“碎片”。
3. 最坏适应算法：当接到内存申请时，查找分区说明表，找到能满足申请要求的最大的空闲区。该算法的优点是避免形成碎片，而缺点是分割了大的空闲区后，在遇到较大的程序申请内存时，无法满足的可能性较大。
四、虚拟页式存储管理中的页面置换算法
1.理想页面置换算法(OPT)：这是一种理想的算法，在实际中不可能实现。该算法的思想是：发生缺页时，选择以后永不使用或在最长时间内不再被访问的内存页面予以淘汰。
2.先进先出页面置换算法(FIFO)：选择最先进入内存的页面予以淘汰。
3. 最近最久未使用算法（LRU）：选择在最近一段时间内最久没有使用过的页，把它淘汰。
4.最少使用算法（LFU）：选择到当前时间为止被访问次数最少的页转换。
三、磁盘调度
1.先来先服务（FCFS）：是按请求访问者的先后次序启动磁盘驱动器，而不考虑它们要访问的物理位置
2.最短寻道时间优先（SSTF）：让离当前磁道最近的请求访问者启动磁盘驱动器，即是让查找时间最短的那个作业先执行，而不考虑请求访问者到来的先后次序，这样就克服了先来先服务调度算法中磁臂移动过大的问题
3.扫描算法（SCAN）或电梯调度算法：总是从磁臂当前位置开始，沿磁臂的移动方向去选择离当前磁臂最近的那个柱面的访问者。如果沿磁臂的方向无请求访问时，就改变磁臂的移动方向。在这种调度方法下磁臂的移动类似于电梯的调度，所以它也称为电梯调度算法。
4.循环扫描算法（CSCAN）：循环扫描调度算法是在扫描算法的基础上改进的。磁臂改为单项移动，由外向里。当前位置开始沿磁臂的移动方向去选择离当前磁臂最近的哪个柱面的访问者。如果沿磁臂的方向无请求访问时，再回到最外，访问柱面号最小的作业请求。
对一个进程来说,一个重要的指标是它执行所需要的时间. 从进程提交到进程完成的时间间隔为周转时间.也就是等待进入内存的时间,在就绪队列中等待的时间,在 CPU中执行的时间和I/O操作的时间的总和.
例1.设一个系统中有5个进程，它们的到达时间和服务时间如下，A的到达时间为0，服务时间为3；B的到达时间为2，服务时间为6；C的到达时间为4，服务时间为4；D的到达时间为6，服务时间为5；E的 到达时间为8，服务时间为2，忽略1/0以及其他开销时间，若分别按先来先服务（fFCFS）进行CPU调度，其平均周转时间为？
10.2
6.4
8.6
4.5
先来先服务调度算法
进程名 到达时间 服务时间 开始执行时间 完成时间 周转时间
A 0 3 0 3 3
B 2 6 3 9 7
C 4 4 9 13 9
D 6 5 13 18 12
E 8 2 18 20 12
周转时间 = 完成时间 - 到达时间
平均周转时间 = 所有进程周转时间 / 进程数 = （3+7+9+12+12）/ 5 = 8.6
单道批处理系统中有4个作业，J1的提交时间8.0，运行时间为2.0；J2的提交时间8.6，运行时间为0.6；J3提交时间8.8，运行时间为0.2；J4的提交时间9.0，运行时间为0.5。在采用响应比高者优先调度算法时，其平均周转时间为T为（）小时？
2.5
1.8
1.975
2.675
周转时间=作业完成时间-作业提交时间
响应比=（作业等待时间+作业执行时间）/作业执行时间
当提交J1时，只有J1作业，执行J1，J1的周转时间为2，此时时间为10.
J2、J3、J4提交时，由于正在执行J1，因此等待。
当J1执行完毕（此时时间为10），J2、J3、J4的等待时间分别为：1.4,1.2,1，
其响应比分别为：1.4/0.6+1=3.33 1.2/0.2+1=7 1/0.5+1=3，因此执行J3，J3的周转时间为1.2+0.2=1.4
当J3执行完毕（此时时间为10.2），J2和J4的等待时间分别为1.6,1.2，
其响应比分别为：1.6/0.6+1=3.66 1.2/0.5+1=3.4，因此执行J2，J2的周转时间为1.6+0.6=2.2
执行J2完毕后时间为10.8，接下来执行J4，执行完后时时间为11.3，J4的周转时间为2.3
于是平均周转时间为（2+1.4+2.2+2.3）/4=1.975
如果系统作业几乎同时到达，则使系统平均作业周转时间最短的算法是短作业优先。
例3、
现有4个同时到达的作业J1,J2,J3和J4,它们的执行时间分别是3小时,5小时,7小时,9小时系统按单道方式运行且采用短作业优先算法,则平均周转时间是()小时
12.5
24
19
6
作业到达时间执行时间开始时间完成时间周转时间
J103033
J20 5388
J30781515
J409152424
平均周转时间（3+8+15+24）/4=12.5
有4个进程A,B,C,D,设它们依次进入就绪队列，因相差时间很短可视为同时到达。4个进程按轮转法分别运行11,7,2,和4个时间单位，设时间片为1。四个进程的平均周转时间为 （）？
15.25
16.25
16.75
17.25
17.75
18.25
A:1 4 4 3 3 2 2 2 1 1 1 共24
B:2 4 4 3 3 2 2 共20
C:3 4 共7
D:4 4 3 3 共14
字母后面的数字为等待的时间加运行时间
平均周转时间为（24+20+7+14）/4=16.25
例5、假设系统按单值方式运行且采用最短作业优先算法，有J1,J2,J3,J4共4个作业同时到达，则以下哪几种情况下的平均周转时间为10分钟?
执行时间J1:1分钟 J2:5分钟 J3:9分钟 J4:13分钟
执行时间J1:1分钟 J2:4分钟 J3:7分钟 J4:10分钟
执行时间J1:2分钟 J2:4分钟 J3:6分钟 J4:8分钟
执行时间J1:3分钟 J2:6分钟 J3:9分钟 J4:12分钟
首先，短作业优先则短时间的作业利用资源，其余的作业等待
根据平均周转时间概念，将所有作业"等待时间"加上"运行时间"除以"作业数量"即可得到平均周转时间
A： (J1执行1分钟 + J2等待1分钟 + J2执行5分钟 + J3等待6分钟 + J3执行9分钟 + J4等待15分钟 + J4执行13分钟) / 4 = 50/4 = 12.5
B： (J1执行1分钟 + J2等待1分钟 + J2执行4分钟 + J3等待5分钟 + J3执行7分钟 + J4等待12分钟 + J4执行10分钟) / 4 = 40/4 = 10
C： (J1执行2分钟 + J2等待2分钟 + J2执行4分钟 + J3等待6分钟 + J3执行6分钟 + J4等待12分钟 + J4执行8分钟) / 4 = 40/4 = 10
D： (J1执行3分钟 + J2等待3分钟 + J2执行6分钟 + J3等待9分钟 + J3执行9分钟 + J4等待18分钟 + J4执行12分钟) / 4 = 50/4 = 12.5
例6、假设系统中有5个进程，它们的到达时间和服务时间见下表1，忽略I/O以及其他开销时间，若按先来先服务（FCFS）、非抢占的短作业优先和抢占的短作业优先三种调度算法进行CPU调度，请给出各个进程的完成时间、周转时间、带权周转时间、平均周转时间和平均带权周转时间，完成表2。 表1 进程到达和需要服务时间 进程 到达时间 服务时间 A 0 3 B 2 6 C 4 4 D 6 5 E 8 2
表2 进程的完成时间和周转时间
进程 A B C D E 平均
FCFS 完成时间 3 9 13 18 20
周转时间 3 7 9 12 12 8.6
带权周转时间 1.00 1.17 2.25 2.40 6.00 2.56
SPF(非抢占) 完成时间 3 9 15 20 11
周转时间 3 7 11 14 3 7.6
带权周转时间 1.00 1.17 1.75 2.80 1.50 1.84
SPF(抢占) 完成时间 3 15 8 20 10
周转时间 3 13 4 14 2 7.2
带权周转时间 1.00 2.16 1.00 2.80 1.00 1.59
例7、假定在单道批处理环境下有5个作业，各作业进入系统的时间和估计运行时间如下表所示： 作业 进入系统时间 估计运行时间/分钟 1 8:00 40 2 8:20 30 3 8:30 12 4 9:00 18
5 9:10 5
如果应用先来先服务和应用最短作业优先的作业调度算法，试将下面表格填写完整。
(1) 如果应用先来先服务的作业调度算法，试将下面表格填写完整。
作业 进入系统时间 估计运行时间/分钟 开始时间 结束时间 周转时间/分钟
1 8:00 40 8：00 8：40 40
2 8:20 30 8：40 9：10 50
3 8:30 12 9：10 9：22 52
4 9:00 18 9：22 9：40 40
5 9:10 5 9：40 9：45 35
作业平均周转时间T= 43.4 217
2）如果应用最短作业优先的作业调度算法，试将下面表格填写完整。 作业 进入系统时间 估计运行时间/分钟 开始时间 结束时间 周转时间/分钟 1 8:00 40 8：00 8：40 40 2 8:20 30 8：52 9：22 62 3 8:30 12 8：40 8：52 22 4 9:00 18 9：27 9：45 45 5 9:10 5 9：22 9：27 17作业平均周转时间T= 37.2 186
CPU和两台输入/输出设备(I1,I2)多道程序设计环境下,同时有三个作业J1,J2,J3进行,这三个作业
使用CPU和输入/输出设备的顺序和时间如下所示:
J1:I2(35ms);CPU(15ms);I1(35ms);CPU(15ms);I2(25ms)
J2:I1(25ms);CPU(30ms);I2(35ms)
J3:CPU(30ms);I1(25ms);CPU(15ms);I1(15ms);
假定CPU,I1,I2都能并行工作,J1的优先级最高,J2次之,J3优先级最低,优先级高的作业可以抢占优先级低的作业的CPU,但不能抢占I1,I2,作业从J3开始到完成需要多少时间?
