對於單處理器系統，同一時間只有乙個程式可以執行；其他程序都應等待，直到cpu空閒並可排程為止。多道程式的目標是，始終允許某個程序執行以最大化cpu利用率。
cpu的程序屬性：週期進行cpu執行和i/o等待。程序在這兩個狀態之間不斷交替。程序執行從cpu執行開始，之後i/o執行；接著另乙個cpu執行，接著另乙個i/o執行。
需要排程的情況：執行態——等待態（i/o請求、wait呼叫）、執行態——就緒態（出現中斷）、等待態——就緒態（i/o完成）、程序終止。第一種和第四種除了排程沒有選擇，則排程方案為非搶占式或協作的，否則即為搶占的。
排程程式是乙個模組，用來將cpu控制交給短期排程程式選擇的程序。排程程式的功能：切換上下文、切換到使用者模式、跳轉到使用者程式的合適位置，以便重新啟動程式。排程程式停止乙個程序而啟動另乙個所需的時間稱為排程延遲。
排程準則
cpu使用率：使cpu盡可能忙碌。範圍從40%（輕負荷系統）到90%（重負荷系統）。
**吞吐量：**在乙個時間單元內程序完成的數量。
先到先服務（fcfs）
先請求cpu的程序首先分配到cpu。fcfs策略可以通過fifo佇列很容易地實現，當乙個程序進入就緒佇列時，它的pcb會被鏈結到佇列尾部。所有其他程序都等待乙個大程序釋放cpu形成護航效果，與讓較短程序先進行相比，會導致cpu和裝置的使用率降低。fcfs是非搶占式排程演算法。
最短作業優先排程（sjf）
將每個程序與其下次cpu執行排程長度關聯起來。當cpu空閒時，它被賦給具有最短cpu執行的程序。可以證明sjf排程演算法是最優的。對於給定的一組程序，sjf演算法的平均等待時間最小。sjf常用於長期排程。
雖然sjf演算法是最優的，但是不能在短期cpu排程級別上加以實現，因為無法知道下次cpu執行的長度。可以通過指數平均進行計算。$\tau_=αt_n+(1-\alpha)\tau_n $ 其中t
nt_n
tn為第n個cpu首席執行官度，設τn+
1\tau_
τn+1
為下次cpu執行**值。因此，對於α
\alpha
α，其取值範圍為[0,1]，代表了最近和過去歷史在**中的權重。
sjf演算法可以是搶占式或非搶占式的。搶占式sjf排程有時稱為最短剩餘時間優先。
優先順序排程演算法
sjf演算法是優先順序排程演算法的乙個特例。每個程序都有乙個優先順序與其關聯，而具有最高優先順序的程序會分配到cpu。具有相同優先順序的程序按fcfs順序排程。可以是搶占式或非搶占式的。主要問題是無窮阻塞或飢餓，解決方案之一是老化，增加在系統中等待很長時間的程序的優先順序。
輪轉排程（rr）
輪轉排程演算法專門為分時系統設計。將乙個較小時間單元定義為時間量或時間片。就緒佇列作為迴圈佇列。cpu排程程式迴圈整個就緒佇列，為每個程序分配不超過乙個時間片的cpu。rr演算法的效能很大程度取決於時間片的大小。如果時間片很大，則退化為fcfs；如果時間片很小，則導致大量的上下文切換。
多級佇列排程
不同型別的程序對不同的響應時間有要求。多級佇列排程演算法將就緒佇列分成多個單獨佇列。根據程序屬性，如記憶體大小、程序優先順序、程序型別等，乙個程序永久分到乙個佇列。每個佇列有自己的排程演算法。
多級反饋佇列排程
允許程序在佇列之間遷移。根據不同cpu執行的特點來區分程序。如果程序使用過多的cpu時間，那麼它會被移到更低的優先順序佇列。這種方案將i/o密集型和互動程序放在更高優先順序佇列上。此外，在較低優先順序佇列中等待過長的程序會被移到更高優先順序佇列，以此阻止飢餓的發生。
在支援執行緒的作業系統上，核心級執行緒才是作業系統排程的。使用者級執行緒是由執行緒庫來管理的，核心並不知道它們。使用者級執行緒為了執行在cpu上，最終應對映到相關的核心級執行緒，但是這種對映可能不是直接的，可能採用輕量級程序（lwp）。
競爭範圍
使用者級和核心級執行緒之間的乙個區別在於它們是如何排程的。
程序競爭範圍（pcs） 實現多對多和多對一模型的系統執行緒庫會排程使用者級執行緒，以便在lwp上執行。競爭cpu是發生在同一程序的執行緒之間。通常採用優先順序排程，通常允許更高優先順序的執行緒搶占當前執行的執行緒；在具有相同優先順序的執行緒之間，沒有時間分片的保證。
系統競爭範圍（scs） 決定哪個核心級執行緒排程到乙個處理器上。採用一對一模型的系統，如windows\linux\solaris，只採用scs排程。
多處理器排程的方法分為非對稱多處理和對稱多處理（smp）。
smp系統試圖避免將程序從乙個處理器移到另乙個處理器，而是試圖讓乙個程序執行在同乙個處理器上。這稱為處理器親和性，即乙個程序對它執行的處理器具有親和性。其中，試圖保持程序執行在同一處理器卻不保證的情況稱為軟親和性，有的系統提供系統呼叫，允許某個程序執行在某個處理器子集上稱為硬親和性。
對於smp系統，重要的是保持所有處理器的負載平衡，以便充分利用多處理器的優點。負載平衡通常有兩種方法：拉遷移和推遷移。乙個特定的任務周期性地檢查每個處理器的負載，如果發現不平衡，那麼通過將程序從超載處理器推到空閒或不太忙的處理器；空閒處理器從忙處理器上拉乙個等待任務則稱為拉遷移。推遷移和拉遷移不必相互排斥。
將多個處理器放置在同乙個物理晶元上，從而產生多核處理器。處理器核的多執行緒有兩種方法：粗粒度和細粒度的多執行緒。對於粗粒度的多執行緒，執行緒一直在處理器上執行，直到乙個長延遲事件發生，執行緒之間的切換成本較高。細粒度多執行緒在更細的粒度級別上切換執行緒（通常在指令週期的邊界上）。細粒度系統的架構設計有執行緒切換的邏輯，因此，執行緒之間切換的成本很小。
軟實時系統不保證會排程關鍵實時程序；只保證這類程序優先於非關鍵程序。
硬實時系統在截止期限前完成；在截止期限後完成與沒有完成是同樣的結果。
從事件發生到事件得到服務的這段時間稱為事件延遲。中斷延遲是從cpu收到中斷到中斷處理程式開始的時間。步驟：1.完成正在執行的指令；2.確定中斷型別；3.儲存當前狀態；4.isr處理中斷。排程延遲是從停止乙個程序到啟動另乙個程序所需的時間。
衝突分為兩個部分：搶占在核心中執行的任何執行緒；釋放高優先順序程序所需的、低優先順序程序占有的資源。
單調速率排程
搶占的、靜態優先順序，排程週期性任務。週期越短，優先順序越高；週期越長，優先順序越低。單調速率排程可認為是最優的，因為如果一組程序不能由此演算法排程，它不能由任何其他分配靜態優先順序的演算法來排程。排程n個程序的最壞情況下的cpu利用率為n(2
1/n−
1)n(2~^-1)
n(21/n
−1)
最早截止期限優先排程
根據截止期限動態分配優先順序。理論上最佳。但在實際中由於上下文切換和中斷處理的代價，這種級別的cpu利用率是不可能的。
比例分享排程
在所有應用之間分配t股。如果乙個應用程式接收n顧的時間，那麼確保了它將有n/t的總的處理器時間。採用准入控制策略，確保每個程序能夠得到分配時間。
分析評估法，使用給定演算法和系統負荷，生成乙個公式或數字，以便評估在該負荷下的演算法效能。
確定性模型：採用特定的預先確定的負荷，計算在給定負荷下每個演算法的效能。（根據例子計算）
排隊模型：設n為平均佇列長度（不包括正在服務的程序），w為佇列的平均等待時間，λ
\lambda
λ 為新程序到達佇列的平均到達率（如每秒3個程序）。在程序等待的w時間內，λ∗w
\lambda*w
λ∗w個新程序會到達佇列。n=λ
∗wn=\lambda*w
n=λ∗
w 根據這個公式中的兩個計算第三個。但其準確性不高。
**：**程式有乙個代表時鐘的變數；隨著這個變數值的增加，模擬程式修改系統狀態以便反映裝置、程序和排程程式的活動。隨著**的執行，表明演算法效能的統計資料被收集並列印。
實現：用於評估乙個排程演算法的唯一完全精確方式是：對它進行程式設計，放在作業系統內並觀察它如何工作。但代價高，環境變化不可控。
作業系統 程序排程
程序排程程序排程室作業系統必不可少的一種排程。因此在三種型別的os dos windows linux 都無一例外地配置了程序排程。此外它也是對系統效能影響最大的一種處理機排程。程序排程的任務 儲存處理機的現場資訊。在進行排程時首先需要儲存當前程序的處理機的現場資訊，如程式計數器 多個通用暫存器中的...
作業系統程序排程
華中農業大學 學生實驗報告 課程名稱 計算機作業系統 實驗名稱 程序排程 實驗型別 驗證 設計 綜合 創新 實驗目的 實驗目的 1 通過編寫程式實現程序或作業先來先服務 高優先權 按時間片輪轉排程演算法，使 學生進一步掌握程序排程的概念和演算法，加深對處理機分配的理解。2 了解程序 執行緒 的排程機...
作業系統 程序排程
在cpu分配資源的時候，我們需要考慮分配資源的規則，通過規則或者說演算法選擇乙個程序給處理機執行就是處理機排程，就像銀行排隊是先到者優先還是vip客戶優先。排程的層級分為 高階 中級 低階。狹義的程序排程只是選擇就緒佇列中的程序交給處理機執行，廣義的程序排程還包括程序切換。程序切換是乙個程序讓出處理...