輕鬆理解作業排程演算法的優劣

2021-10-09 15:27:34 字數 2694 閱讀 7838

先來先服務演算法

短作業優先演算法

最高響應比優先排程演算法

評價作業排程演算法的優劣,通常看平均周轉時間帶權周轉時間

顧名思義,先來先服務演算法就是先來的作業先排程執行,後來的後執行。和佇列的先進先出的意思是一樣的。不過先來先服務演算法很少單獨使用,都是和其他演算法一起結合使用。

我們來計算 a 和 b 的周轉時間和帶權周轉時間(c,d 兩個的計算類似)。

比如 a 的周轉時間就是t完成 - t到達,也就是 1 (個時間單位)。帶權周轉時間就是 1 / 1 = 1。

b 的周轉時間是 101 - 1 = 100,帶權周轉時間,100 / 100 = 1。

下面給出全部的周轉時間和帶權周轉時間

該演算法操作最簡單,同時看起來也是最公平,因此在系統中都有應用,但是它沒有考慮作業執行時間的長短,如果最先到達的作業需要較長的時間,而稍後到達的作業只需要很短的執行時間,就會導致短作業的長時間等待,使短作業的帶權周轉的時間增大,而長作業的帶權周轉時間較小,因此造成長短作業處於事實上的不公平狀態。

短作業排程演算法的核心在於,執行時間越短的作業就先執行。

這裡有兩個需要注意的地方:

首先,第一到達的作業一定先執行,因為經常題目中是給出所有的作業,很多初學者以為直接從中選取短作業。

要注意,在後續比較作業長短的時候,要看作業是否到達,就是上圖的到達時間,沒有到達的作業是不能比較的。

例項:這個例項包含了先來先服務演算法(兩者的比較)

這裡講 a 和 d 兩個作業(因為 d 短作業優先)。

首先,a 作業是先到達的,毋庸置疑,先計算 a 。

a 周轉時間是 t完成 - t到達 = 4,帶權周轉是 4 / 4 = 1

我們觀察,當 a 作業完成的時候,已經過去了 4 個時間單位了。而b,c,d,e 的到達時間為 1,2,3,4。所以所有作業均已到達,這個時候可以比較哪個是短作業了。觀察服務時間,d 為 2 是最短的。

d 的周轉時間 6 - 3 = 3 , 帶權周轉時間 3 / 2 = 1.5 。其他的作業也是用同樣的方式計算。

這是一種照顧短作業的方法,它降低短作業的帶權周轉時間,卻提高了長作業的帶權周轉時間,對整個系統來說,短作業優先演算法可以提高系統的吞吐能力,加塊系統的響應時間,但它未考慮在響應時間上的公平,短作業雖然有短的響應時間,但如果系統短作業過多,長作業則會有過長的等待時間。

我們分析上面的兩個演算法,先來先服務考慮的是作業的等待時間,而短作業考慮的是作業的執行時間,都有優劣,但是如果把二者結合起來豈不是更好,這就是最高響應比優先排程演算法。

注意:該演算法的優先順序需要每執行乙個程序後重新計算一次。

優先順序的計算:

變換上式可以得到:優先權 = 1 + (等待時間 / 要求服務時間)

例項:

當 a 完成的時候,過去了 3 個單位時間(服務時間),此時只有 b 程序到達(b 的到達時間是 2)。

所以 b 的周轉時間 , 9 - 2 =7 。 帶權周轉時間 7 / 6 = 1.17。

再接著看,當 b 完成時,時間到達了 9 這個時間單位。而 c,d,e 都再 9 之前到達了。所以這個時候要看誰的優先順序高。

計算得到 c 的優先順序最高,所以先計算 c 周轉時間和平均周轉時間。計算方式同上。

同理,計算 d 和 e 的優先順序,計算得到 e 的優先順序更高。

該演算法等待時間越長,響應比越高,因此,等待時間長的作業將優先獲得執行,執行時間越長,響應比越低,因此,執行時間長的作業優先順序將降低,這樣就照顧了那些執行時間少而等待時間長的作業,但是每個作業的響應比隨時都在發生變化,因此要不斷的重新計算,如何確定重新計算的時間間隔是乙個難處理的問題,時間間隔太短,將導致大量的計算開銷,時間間隔太長,響應比的作用會下降。

一種既有利於短小作業又兼顧到長作業的作業排程演算法是( )。

a.先來先服務

b.輪轉

c.最高響應比優先

d.均衡排程

正確答案:c

答案解析:

響應比最高者優先演算法綜合考慮作業的等待時間和計算時間,計算時間短的作業容易得到較高的響應比,可能被選中。但是,乙個計算時間長的作業在等待了相當長的時間後,也將獲得較高的響應比。

論述各種不同排程演算法的優劣

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