排程準則牴觸:平均來回時間(Average Turnaround Time)和最大等待時間(Maximum Waiting Time)
在操作系統的排程中,平均來回時間(Average Turnaround Time)和最大等待時間(Maximum Waiting Time)是兩個重要的性能指標。這兩個指標在某些情況下可能會相互牴觸,原因在於優化其中一個指標可能會影響另一個指標的性能表現。以下是這兩個指標的定義及其牴觸情況的說明:
平均來回時間(Average Turnaround Time)
- 定義: 平均來回時間是指從作業提交到作業完成所需的平均時間。這包括等待時間、執行時間和任何其他額外的時間。
- 計算方法: 對於n個作業,平均來回時間是所有作業來回時間的總和除以作業數量
- 目標: 最小化平均來回時間,以提高系統的整體效率和作業完成速度。
最大等待時間(Maximum Waiting Time)
- 定義: 最大等待時間是指作業在等待隊列中等待的最長時間,即從作業到達隊列到開始執行的最大時間間隔。
- 計算方法: 對於n個作業,最大等待時間是所有作業中等待時間最長的那個
- Maximum Waiting Time=max(Waiting Time1,Waiting Time2,…,Waiting Timen)
- 目標: 最小化最大等待時間,以確保所有作業在合理的時間內得到處理,避免飢餓現象(starvation)。
牴觸情況說明
在某些設定下,最小化平均來回時間和最大等待時間可能會相互牴觸。以下是幾個可能的牴觸情境:
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長時間運行的作業:
- 如果系統主要執行長時間運行的作業,這些作業完成後的來回時間會很長。為了最小化平均來回時間,系統可能會優先處理短時間的作業,這樣可以快速完成更多的作業,降低平均來回時間。然而,這樣做可能會導致長時間作業在等待隊列中等待的時間變長,增加最大等待時間。
- 反之,為了減少長時間作業的最大等待時間,系統可能會優先處理這些長時間作業,但這會延長短時間作業的來回時間,從而增加平均來回時間。
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短時間交互作業:
- 如果系統為了最小化最大等待時間而優先調度短時間的交互式作業,這些作業的等待時間會很短。然而,這樣會導致長時間作業在等待隊列中等待的時間變長,從而增加最大等待時間。
- 此外,優先短時間作業會增加系統的上下文切換頻率,從而導致整體處理效率下降,增加平均來回時間。
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排程算法的選擇:
- 像最短作業優先(SJF)和最短剩餘時間優先(SRTF)這樣的算法,能夠有效地最小化平均來回時間,但可能會導致長作業飢餓,增加它們的等待時間,從而增加最大等待時間。
- 另一方面,像圓形輪詢(Round Robin)這樣的算法,能夠公平分配CPU時間,避免某些作業長時間等待,但可能會增加系統的上下文切換次數,從而增加平均來回時間。
綜合考量
在設計和選擇排程算法時,需要根據具體應用場景和系統目標,在平均來回時間和最大等待時間之間進行權衡。通常需要找到一個平衡點,使得系統既能保持較低的平均來回時間,又能控制最大等待時間在合理範圍內。這樣的平衡通常需要根據系統的工作負載特性和用戶需求進行調整和優化。