文章目錄

• • • 2.1.8 調度算法的評價指標
    • • 2.1.8.1 CPU利用率
      • 2.1.8.2 系統吞吐量
      • 2.1.8.3 周轉時間
      • 2.1.8.4 等待時間
      • 2.1.8.5 響應時間
      • 2.1.8.6 小結

2.1.8 調度算法的評價指標

知識總覽

需要注意的是，這一部分的知識要學會計算

2.1.8.1 CPU利用率

在早期，由于CPU造價極其昂貴，因此人們會希望讓CPU盡可能多地工作。由此，引出了下面的概念。

CPU利用率：指CPU“忙碌”的時間占總時間的比例。，即$利用率=\frac{忙碌的時間}{總時間}$。

在有的題目中，還會要求計算某種設備的利用率。

某計算機只支持單道程序，某個作業剛開始需要在CPU上運行5秒，再用打印機打印輸出5秒，之后再執行5秒，才能結束。在此過程中，CPU利用率、打印機利用率分別是多少？

$CPU利用率=\frac{5+5}{5+5+5}=66.66$%

$打印機利用率=\frac{5}{15}=33.33$%

需要注意的是，考研中一般不會出這么簡單的題目，而是會考查多道程序并發執行的情況，這時候可以利用甘特圖來輔助計算。

2.1.8.2 系統吞吐量

對于計算機來說，人們總希望能用盡可能少的時間處理完盡可能多的作業。

系統吞吐量：單位時間內完成作業的數量。

系統吞吐量 = $\frac{總共完成了多少道作業}{總共花了多少時間}$

某計算機系統處理完10道作業，共花費了100秒，則系統吞吐量為？

10/100 = 0.1道/秒

2.1.8.3 周轉時間

對于計算機的用戶來說，他很關心自己的作業從提交到完成花了多少時間。這就是周轉時間。周轉時間是指作業被提交給系統開始，到作業完成為止的這段時間間隔。

其包括四個部分：作業在外存后備隊列上等待作業調度的時間、進程在就緒隊列上等待進程調度的時間、進程在CPU上執行的時間、進程等待I/O操作完成的時間。后三項在一個作業的整個處理過程中，可能發生多次。

作業周轉時間 = 作業完成時間-作業提交時間

對于單個用戶來說，更關心自己的單個作業的周轉情況

平均周轉時間 = $\frac{各作業周轉時間之和}{作業數}$

對于操作系統來說，更關心系統的整體表現，因此更關心所有作業周轉時間的平均值。

有的作業運行時間短，有的作業運行時間長，因此在周轉時間相同的情況下，運行時間不同的作業，給用戶的感覺肯定是不一樣的。

這么說的話，用戶如何關心自己作業在周轉時間的實際表現呢？這時候就引出了帶權周轉時間。

帶權周轉時間 = $\frac{作業周轉時間}{作業實際運行的時間}=\frac{作業完成時間?作業提交時間}{作業實際運行的時間}$

這樣的話，對于周轉時間相同的兩個作業，實際運行時間長的作業在相同時間內被服務的時間更多，帶權周轉時間小，用戶滿意度更高。

而對于實際運行時間相同的兩個作業，周轉時間短的帶權周轉時間更小，用戶滿意度更高。

從公式來看，作業提交后不一定開始處理，所以分子肯定大于分母，也就是說，帶權周轉時間必然大于1，而且帶權周轉時間與周轉時間都是越小越好。

平均帶權周轉時間 = $\frac{各作業帶權周轉時間之和}{作業數}$

相信上面的概念不好理解，我們下面用幾個計算例子來理解：

設有三道作業，它們的提交時間和運行時間見下表:

作業號提交時間/時運行時間/h

1	10:00	2
2	10:10	1
3	10:25	0.25

注：為計算方便，“時”均為十進制。

試給出在下面兩種調度算法下，作業的執行順序、平均周轉時間和帶權周轉時間。

先來先服務(FCFS)調度算法

短作業優先(SJF)調度算法

采用FCFS調度算法時，作業的執行順序是作業1->作業2->作業3，根據題意可得下表：

作業號提交時刻/時運行時間/h開始時刻/時完成時刻/時

1	10:00	2	10:00	12:00
2	10:10	1	12:00	13:00
3	10:25	0.25	13:00	13:15

那么，由公式可得：

$平均周轉時間=\frac{各作業周轉時間之和}{作業數}=[(12?10)+(13?10:10)+(13:25?10:25)]/3=2.55h$

$平均帶權周轉時間=\frac{各作業帶權周轉時間之和}{作業數}=[(12?10)/2+(13?10:10)/1+(13.15?10.25)/0.25]/3=5.05h$

采用SJF調度算法時，作業的執行順序是作業1->作業3->作業2，根據題意可得下表：

作業號提交時刻/時運行時間/h開始時刻/時完成時刻/

1	10:00	2	10:00	12.00
2	10:10	1	12:15	13:15
3	10:25	0.25	12:00	12:15

那么，由公式可得：

$平均周轉時間=[(12?10)+(13:15?10:10)+(12:15?10:25)]/3=[2+3.08+1.83]/3=2.3h$

$帶權平均周轉時間=(2/2+3.08/1+1.83/0.25)/3=3.8h$

2.1.8.4 等待時間

計算機的用戶希望自己的作業盡可能少的等待處理機。

等待時間，指進程/作業處于等待處理機狀態時間之和,等待時間越長，用戶滿意度越低。

對于進程來說，等待時間就是指進程建立后等待被服務的時間之和，在等待I/O完成的期間其實進程也是在被服務的，所以不計入等待時間。對于作業來說，不僅要考慮建立進程后的等待時間，還要加上作業在外存后備隊列中等待的時間。

一個作業作業總共需要被CPU服務多久，被I/O設備服務多久一般是確定不變的，因此調度算法其實只會影響作業/進程的等待時間。當然，與前面指標類似，也有“平均等待時間”來評價整體性能。

2.1.8.5 響應時間

對于計算機用戶來說，會希望自己提交的請求（比如通過鍵盤輸入了一個調試指令）盡早地開始被系統服務、回應。由此引出了響應時間的概念：

響應時間，指從用戶提交請求到首次產生響應所用的時間。

2.1.8.6 小結

總結

以上是生活随笔為你收集整理的王道操作系统考研笔记——2.1.8 调度算法的评价指标的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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