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调度的基本概念与目标
考情分析
CPU 调度在 408 真题中累计考查约 56 分（2009-2026），属于 🔥🔥🔥 高频核心考点。调度概念和指标计算是基础，各种调度算法是重点。
多个进程都想用 CPU，但 CPU 只有一个（或几个）。谁先谁后、每人用多久？不同的策略对系统性能影响巨大，而衡量"好坏"需要先定义指标。
调度的三个层次
| 层次 | 名称 | 频率 | 功能 |
|---|---|---|---|
| 高级调度 | 作业调度（Job Scheduling） | 最低 | 从外存的后备队列中选择作业调入内存 |
| 中级调度 | 内存调度（Swapping） | 中等 | 将暂时不用的进程换出到外存（挂起） |
| 低级调度 | 进程调度（CPU Scheduling） | 最高 | 从就绪队列中选一个进程分配 CPU |
进程调度的时机
需要进程调度的情况
| 场景 | 说明 |
|---|---|
| 当前进程运行结束 | 必须选一个新进程 |
| 当前进程阻塞 | 主动让出 CPU |
| 时间片用完 | 被动让出 CPU |
| 有更高优先级进程到达 | 抢占式调度 |
| 中断/异常处理完毕 | 可能调度新进程 |
不能进行进程调度的情况
- 中断处理过程中
- 进程在操作系统内核临界区中
- 原子操作过程中（如原语执行中）
易错
"内核临界区"和"普通临界区"的调度规则相反：
- 内核临界区（修改就绪队列等内核数据结构）中不能调度——调度程序自己要用这些数据
- 普通临界区（访问打印机等）中可以调度——不影响调度程序工作
选择题常见干扰项："进程在临界区中不能进行处理机调度"——错，只有内核临界区不行。
抢占式 vs 非抢占式
| 方式 | 说明 | 特点 |
|---|---|---|
| 非抢占式 | 进程一旦获得 CPU，就一直运行直到主动放弃 | 实现简单，但短作业可能长时间等待 |
| 抢占式 | 更高优先级的进程到达时可以抢占当前进程的 CPU | 响应时间短，适合交互系统 |
调度算法的评价指标
CPU 利用率
系统吞吐量
单位时间内完成的作业数量。
周转时间
带权周转时间
带权周转时间 ≥ 1，值越接近 1 表示效率越高。直觉上，带权周转时间就是"实际花的总时间是纯工作时间的几倍"——如果一个任务本身只要 2 分钟却等了 10 分钟才完成，带权周转时间就是 5，说明大部分时间在排队。
等待时间
对于抢占式调度，等待时间 = 所有等待时间段之和。
响应时间
从用户提交请求到首次获得响应的时间。交互式系统最关注的指标。
指标计算示例
| 进程 | 到达时间 | 服务时间 |
|---|---|---|
| P1 | 0 | 8 |
| P2 | 1 | 4 |
| P3 | 2 | 2 |
假设使用 FCFS（非抢占）调度：
- P1：完成时间=8，周转时间=8-0=8，带权周转时间=8/8=1
- P2：完成时间=12，周转时间=12-1=11，带权周转时间=11/4=2.75
- P3：完成时间=14，周转时间=14-2=12，带权周转时间=12/2=6
考研高频考点
- 🔥🔥🔥 周转时间、带权周转时间的计算（几乎每次考调度都会用到）
- 🔥🔥🔥 抢占式 vs 非抢占式调度的区别
- 🔥🔥 三个调度层次的区别（高级/中级/低级）
- 🔥🔥 不能进行进程调度的场景
- 🔥 各评价指标的含义
有了评价指标，接下来逐一看各种调度算法。先从最简单的 FCFS 开始。