调度算法的指标

在多道程序设计系统中，进程调度算法的选择需要综合考虑多个因素，以平衡系统性能、资源利用率和用户体验等方面的需求。以下是一些需要考虑的关键因素：

1. CPU利用率：目标是尽可能让CPU保持忙碌状态，减少空闲时间，以提高系统的整体性能。例如，通过合理调度进程，使CPU在一个进程等待I/O操作时，能及时切换到其他可运行的进程，避免CPU闲置。
2. 系统吞吐量：指单位时间内完成的进程数量。选择能有效提高吞吐量的调度算法，可使系统在一定时间内处理更多的任务。例如，短作业优先算法在某些情况下能提高吞吐量，因为它优先处理执行时间短的进程，能更快地完成一些任务，让系统可以接纳更多新进程。
3. 周转时间：是指从进程提交到完成所经历的时间。对于用户来说，希望自己的任务能尽快完成，因此平均周转时间是衡量调度算法性能的一个重要指标。例如，先来先服务算法可能导致长作业后面的短作业周转时间过长，而短作业优先算法则能有效缩短短作业的周转时间。
4. 等待时间：进程在就绪队列中等待CPU分配的时间。减少平均等待时间可以提高进程的响应速度和用户体验。例如，优先级调度算法可以通过为紧急或重要的进程分配更高的优先级，使其等待时间尽可能短。
5. 响应时间：对于交互式系统，响应时间是关键因素。它是指从用户提交请求到系统给出响应的时间。调度算法应尽量确保快速响应用户请求，让用户感觉系统是即时响应的。例如，在分时系统中，采用时间片轮转调度算法，每个进程轮流获得一小段CPU时间，能保证每个用户进程都能及时得到响应。
6. 公平性：确保每个进程都能公平地获得CPU资源，避免某些进程长时间得不到服务而处于饥饿状态。例如，在多级反馈队列调度算法中，通过设置多个队列，并根据进程的执行情况在队列间移动，以保证不同类型的进程都能有机会获得CPU资源，实现一定程度的公平性。
7. 优先级：根据进程的重要性或紧急程度分配优先级，优先调度高优先级的进程。例如，系统中的关键任务（如实时监控程序、系统内核进程）可以被赋予较高的优先级，以确保它们能及时获得CPU资源并优先执行。
8. I/O与CPU均衡：有些进程是CPU密集型的，主要进行大量的计算；而有些进程是I/O密集型的，经常需要进行I/O操作。调度算法应考虑平衡这两类进程，使CPU和I/O设备都能得到充分利用。例如，当一个I/O密集型进程在等待I/O操作完成时，调度程序可以安排一个CPU密集型进程使用CPU，从而提高整个系统的资源利用率。
9. 上下文切换开销：进程调度时需要进行上下文切换，即将当前进程的状态保存起来，恢复下一个要执行进程的状态。频繁的上下文切换会带来一定的开销，因此调度算法应尽量减少不必要的上下文切换。例如，在选择调度算法时，可以考虑减少进程切换的频率，或者优化上下文切换的过程，以提高系统的效率。
10. 可预测性：对于一些实时系统或特定的应用场景，需要调度算法具有一定的可预测性，以便能够准确地预测任务的执行时间和系统的响应时间。例如，在航空交通管制系统、工业自动化控制系统等实时系统中，需要采用具有可预测性的调度算法，以确保系统能够及时、准确地响应外部事件。