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（闪电系列）操作系统期末闪学 | 处理机调度算法

💡导读：期末考试临近，还在为操作系统的处理机调度算法头秃？本文是「闪电系列」期末速成指南，涵盖三级调度层次、8大核心算法对比、必考计算公式及经典例题详解。内容精炼、表格清晰、计算过程完整，助你高效复习，稳拿高分！建议收藏+背诵，考前必看！

一、处理机三级调度层次

1. 高级调度（作业调度）

• 调度频率最低
• 适用：仅多道批处理系统，分时、实时系统无
• 功能：从外存后备队列中选择作业调入内存，创建进程、分配资源，放入就绪队列
• 核心问题：接纳多少作业？接纳哪些作业？

2. 低级调度（进程调度）

• 调度频率最高
• 适用：多道批处理、分时、实时系统
• 功能：从就绪队列中选择进程，将CPU分配给该进程

3. 中级调度（中程调度）

• 功能：将暂时无法运行的进程调至外存（挂起状态）；进程具备运行条件且内存空闲时，重新调入内存转为就绪状态，挂入就绪队列

📌理解提示：高级调度决定“谁进内存”，中级调度决定“谁暂离内存”，低级调度决定“谁用CPU”。三者协同，实现系统资源的高效利用。

二、调度算法分类与适用场景

背诵速记

• 三级调度：高级（作业）、中级、低级（进程）
• 分时系统：时间片轮转、多级反馈队列
• 实时系统：最早截止时间优先、最低松弛度优先
• 通用类（作业/进程均可用）：先来先服务、短作业优先、高优先权优先、高响应比优先

✍️记忆口诀：“高作低进中挂起，分时轮转反馈队，实时截止松弛度，通用四法要牢记。”

三、核心计算公式

• 周转时间=完成时间−到达时间周转时间 = 完成时间 - 到达时间周转时间=完成时间−到达时间（进程从到达系统到完成的总时长）
• 带权周转时间=周转时间服务时间带权周转时间 = \frac{周转时间}{服务时间}带权周转时间=服务时间周转时间​
• 平均周转时间=∑所有进程周转时间进程总数平均周转时间 = \frac{\sum 所有进程周转时间}{进程总数}平均周转时间=进程总数∑所有进程周转时间​
• 平均带权周转时间=∑所有进程带权周转时间进程总数平均带权周转时间 = \frac{\sum 所有进程带权周转时间}{进程总数}平均带权周转时间=进程总数∑所有进程带权周转时间​
• 高响应比=等待时间+服务时间服务时间=1+等待时间服务时间高响应比 = \frac{等待时间 + 服务时间}{服务时间} = 1 + \frac{等待时间}{服务时间}高响应比=服务时间等待时间+服务时间​=1+服务时间等待时间​

⚠️注意：带权周转时间反映调度公平性，值越接近1越理想；平均带权周转时间是评价算法性能的关键指标。

四、经典调度算法计算例题

已知条件：5个进程的到达时间与服务时间如下，忽略I/O与其他调度开销。

1. 先来先服务（FCFS）

规则：最早进入就绪队列的进程优先执行

平均周转时间=3+7+9+12+125=8.6平均周转时间 = \frac{3+7+9+12+12}{5} = 8.6平均周转时间=53+7+9+12+12​=8.6

平均带权周转时间=1+1.17+2.25+2.4+65=2.56平均带权周转时间 = \frac{1+1.17+2.25+2.4+6}{5} = 2.56平均带权周转时间=51+1.17+2.25+2.4+6​=2.56

2. 短作业优先（SJF）- 非抢占式

规则：每次选择当前就绪队列中运行时间最短的进程执行

平均周转时间=3+7+11+14+35=7.6平均周转时间 = \frac{3+7+11+14+3}{5} = 7.6平均周转时间=53+7+11+14+3​=7.6

平均带权周转时间=1+1.17+2.75+2.8+1.55=1.84平均带权周转时间 = \frac{1+1.17+2.75+2.8+1.5}{5} = 1.84平均带权周转时间=51+1.17+2.75+2.8+1.5​=1.84

3. 短作业优先（SJF）- 抢占式（最短剩余时间优先）

规则：新就绪进程的剩余运行时间若短于当前运行进程的剩余时间，则抢占CPU

平均周转时间=3+13+4+14+25=7.2平均周转时间 = \frac{3+13+4+14+2}{5} = 7.2平均周转时间=53+13+4+14+2​=7.2

平均带权周转时间=1+2.17+1+2.8+15=1.59平均带权周转时间 = \frac{1+2.17+1+2.8+1}{5} = 1.59平均带权周转时间=51+2.17+1+2.8+1​=1.59

4. 高响应比优先（HRRN）

规则：每次选择当前就绪队列中响应比最高的进程执行

平均周转时间=3+7+9+14+75=8平均周转时间 = \frac{3+7+9+14+7}{5} = 8平均周转时间=53+7+9+14+7​=8

平均带权周转时间=1+1.17+2.25+2.8+3.55=2.14平均带权周转时间 = \frac{1+1.17+2.25+2.8+3.5}{5} = 2.14平均带权周转时间=51+1.17+2.25+2.8+3.5​=2.14

📝 总结与备考建议

✅考试重点提醒：

• 务必掌握四种算法的手动推演过程，尤其是抢占式SJF的时间线划分；
• 高响应比的计算是高频考点，注意等待时间=当前时刻−到达时间等待时间 = 当前时刻 - 到达时间等待时间=当前时刻−到达时间；
• 区分“非抢占”与“抢占”SJF的执行顺序差异；
• 背诵速记部分可直接用于简答题或选择题。

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