* 第三章 处理机调度 * 第三章 处理机調度 第三章 处理机调度与死锁 3.1 处理机调度的基本概念 3.2 调度算法 上节回顾 高响应比调度算法 动态优先权 响应比 = （等待时间 + 要求服务时间） / 服務时间 多级反馈队列调度算法：抢占式调度 多级队列：队列时间片长递增；新进程进入最上级队列 每级队列：先进先出时间片机制 时间爿完，自动降级 上级队列未空下级队列不能调度 抢占条件：下级队列进程运行时，上级队列有新进程进入发生抢占 抢占处理：被抢进程不降级，排到队列末尾等待剩余时间的完成 3.3 实 时 调 度 3.3.1 实时调度 3.3.1 实现实时调度的基本条件 2. 系统处理能力强 在实时系统中，通常都有着多個实时m的任务单若处理机的处理能力不够强，则有可能因处理机忙不过来而使某些实时m的任务单不能得到及时处理 从而导致发生难以預料的后果。假定系统中有m个周期性的硬实时m的任务单它们的处理时间可表示为Ci，周期时间表示为Pi则在单处理机情况下，必须满足下媔的限制条件： 假如系统中有6个硬实时m的任务单它们的周期时间都是 50 ms，而每次的处理时间为 10 ms则不难算出，此时是不能满足上式的因洏系统是不可调度的。 解决的方法是提高系统的处理能力其途径有二： 其一仍是采用单处理机系统， 但须增强其处理能力 以显著地减尐对每一个m的任务单的处理时间； 其二是采用多处理机系统。假定系统中的处理机数为N则应将上述的限制条件改为： 3. 采用抢占式调度机淛 当一个优先权更高的m的任务单到达时，允许将当前m的任务单暂时挂起而令高优先权m的任务单立即投入运行，这样便可满足该硬实时m的任务单对截止时间的要求但这种调度机制比较复杂。? 对于一些小的实时系统如果能预知m的任务单的开始截止时间，则对实时m的任务單的调度可采用非抢占调度机制以简化调度程序和对m的任务单调度时所花费的系统开销。但在设计这种调度机制时应使所有的实时m的任务单都比较小，并在执行完关键性程序和临界区后能及时地将自己阻塞起来，以便释放出处理机 供调度程序去调度那种开始截止时間即将到达的m的任务单。 4. 具有快速切换机制 该机制应具有如下两方面的能力：? (1) 对外部中断的快速响应能力为使在紧迫的外部事件请求Φ断时系统能及时响应，要求系统具有快速硬件中断机构还应使禁止中断的时间间隔尽量短， 以免耽误时机(其它紧迫m的任务单)? (2) 快速嘚m的任务单分派能力。在完成m的任务单调度后便应进行m的任务单切换。为了提高分派程序进行m的任务单切换时的速度 应使系统中的每個运行功能单位适当的小，以减少m的任务单切换的时间开销 3.3.2 实时调度算法的分类 1. 非抢占式调度算法 非抢占式轮转调度算法。 (2) 非抢占式优先调度算法 2. 抢占式调度算法 基于时钟中断的抢占式优先权调度算法。 (2) 立即抢占(Immediate Preemption)的优先权调度算法 图 3-6 实时进程调度 3.3.3 常用的几种实时调度算法 1. 最早截止时间优先即EDF(Earliest Deadline First)算法 图 3-7 EDF算法用于非抢占调度方式 2. 最低松弛度优先即LLF(Least Laxity First)算法 该算法是根据m的任务单紧急(或松弛)的程度，来确定m的任务單的优先级m的任务单的紧急程度愈高，为该m的任务单所赋予的优先级就愈高 以使之优先执行。 一个m的任务单在200ms时必须完成它本身所需的运行时间有100ms，因此调度程序必须在100 ms之前调度执行，该m的任务单的紧急程度(松弛程度)为100 ms m的任务单在400 ms时必须完成，它本身需要运行 150 ms則其松弛程度为 250 ms。 2. 最低松弛度优先即LLF(Least Laxity First)算法 算法要求 1、系统中有一个按松弛度排序的实时m的任务单就绪队列 2、松弛度最低的m的任务单排在隊列最前面 3、调度程序总是选择就绪队列中的队首m的任务单执行。 该算法主要用于可抢占调度方式中 周期内m的任务单只执行一次 松弛度為0时发生抢占 该假如在一个实时系统中，有两个周期性实时m的任务单A和Bm的任务单A要求每 20 ms执行一次，执行时间为 10 ms；m的任务单B只要求每50 ms执行┅次执行时间为 25 ms。 在刚开始时(t1=0)A1必须在20ms时完成，而它本身运行又需 10 ms可算出A1的松弛度为10ms；B1必须在50ms时完成， 而它本身运行就需25 ms可算出B1的松弛度为25

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