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进程调度是操作系统中至关重要的组成部分，它负责决定哪个进程应该在何时使用CPU。了解计算机进行进程调度的过程和原理,对我们了解计算机以及进行多线程编程大有帮助!
在操作系统中,进程是系统分配资源的最小单位,线程是系统调度的最小单位;进程包含线程,每个进程至少存在一个线程,即主线程;同一个进程的线程之间共享一个内存空间 ;
一.进程选择
假设单核cpu的操作系统正在运行三个进程：A、B、C。这些进程都已经准备好执行，并且都在就绪队列中等待CPU时间,那么操作系统会按照怎样的调度顺序进行分配呢?以下是常用的系统调度算法:
- 先来先服务（FCFS）：调度器按照进程到达就绪队列的顺序选择进程。如果A是第一个到达的，那么它将首先被执行，接着是B，最后是C。
- 最短作业优先（SJF）：调度器选择预计运行时间最短的进程。如果B预计只需要1单位时间，而A和C都需要2单位时间，那么B将被优先执行。
- 轮转（Round Robin）：调度器给每个进程分配一个时间片（例如，每个进程1单位时间）。如果A、B和C都在就绪队列中，它们将轮流执行，每个进程执行1单位时间，然后传递给下一个。
在单核CPU上，操作系统通过时间分片技术，将CPU时间分配给不同的进程或线程。每个进程或线程执行一小段时间后，操作系统会暂停当前进程或线程的执行，切换到另一个进程或线程。这种快速切换给人一种它们在同时运行的错觉，但实际上，它们是交替执行的。
而多核CPU拥有多个核心，每个核心可以独立执行一个线程或进程。这意味着多个线程或进程可以在同一时间真正地并行执行，而不是通过快速切换来模拟。这种并行执行可以显著提高计算效率，特别是在处理多任务或需要大量计算资源的应用时。
二. 上下文切换
假设进程A正在执行，但进程B被调度器选中。这时，操作系统需要进行上下文切换。
- 保存进程A的状态：包括它的寄存器值、程序计数器等，以便它可以在将来恢复执行。
- 加载进程B的状态：操作系统加载进程B之前保存的状态，使其能够从上次停止的地方继续执行。
三. 执行
进程B开始执行。它可能执行一个计算密集型任务，直到完成，或者它可能在等待一个文件的读取操作时被阻塞。
- 执行完成：如果进程B完成了它的任务，它将释放所有资源并终止。
- 阻塞：如果进程B在执行过程中需要从硬盘读取数据，它可能会被阻塞，直到数据可用。
四. 时间片管理
在轮转调度算法中，每个进程被分配一个时间片。
- 时间片结束：如果进程B在1单位时间的时间片结束前没有完成，它将被放回就绪队列的末尾，等待下一个时间片。
- 时间片内完成：如果进程B在时间片内完成了任务，它将释放资源并终止
五. 优先级调整
操作系统可能会根据进程的类型或用户的需求调整进程的优先级。
- 静态优先级：进程A在创建时被赋予高优先级，因为它是一个关键任务。
- 动态优先级：进程C最初优先级较低，但如果它等待I/O操作时间过长，系统可能会提高它的优先级，以提高响应性。
六. I/O操作和阻塞
进程D正在执行，但需要从硬盘读取数据。
- 阻塞：进程D在等待数据时被阻塞，操作系统将选择另一个就绪进程（如进程E）来执行。
- I/O完成：一旦数据读取完成，进程D将从阻塞状态恢复，并继续执行。
七. 进程终止
进程E完成了它的任务。
- 资源释放：进程E释放了它所占用的所有资源，如内存和文件句柄。
- 调度器选择新进程：调度器将从就绪队列中选择下一个进程来执行。
通过这些步骤，操作系统能够有效地管理多个进程，确保CPU资源得到合理分配，同时提高系统的整体性能和响应速度。
希望这篇博客能为你理解操作系统进程调度提供一些帮助。
如有不足之处请多多指出。
我是高耳机。