操作系统之调度算法评价指标 (十二)

我们先说说CPU利用率，由于早期CPU造价极其昂贵，因此人们希望让CPU尽可能多的工作。于是出现了一个衡量指标，CPU利用率。当然，利用率同样适用于其他设备。下面是利用率计算公式。

利 用 率 = 工 作 的 时 间 总 时 间 利用率 =\frac {工作的时间} {总时间} 利用率=总时间工作的时间​ Eg：某计算机只支持单道程序，某个作业刚开始需要在CPU上运行5秒，再用打印机打印输出6秒，之后再在CPU运行7秒。问：在此过程中，CPU利用率、打印机利用率分别为多少？ 直接给出计算结果。

C P U 利 用 率 = 5 + 7 5 + 6 + 7 = 66.66 % CPU利用率 =\frac {5 + 7} {5 + 6 + 7} = 66.66\% CPU利用率=5+6+75+7​=66.66% 打 印 机 利 用 率 = 6 5 + 6 + 7 = 33.33 % 打印机利用率 =\frac {6} {5 + 6 + 7} = 33.33\% 打印机利用率=5+6+76​=33.33%

拓展：如果题目考察的是多道程序并发执行的情况，可以用"甘特图"来辅助计算。甘特图类似下图。

对于人们来说，人们希望计算机能用尽可能少的时间处理完尽可能多的作业，于是又出现了一个衡量指标，系统吞吐量。下面是系统吞吐量计算方法。 系 统 吞 吐 量 = 总 共 完 成 了 多 少 道 作 业 总 时 间 系统吞吐量 =\frac {总共完成了多少道作业} {总时间} 系统吞吐量=总时间总共完成了多少道作业​ Eg：某计算机处理完10道作业，费时100秒，请计算系统吞吐量。

系 统 吞 吐 量 = 10 100 = 0.1 道 / 秒 系统吞吐量 =\frac {10} {100} = 0.1道/秒 系统吞吐量=10010​=0.1道/秒

对于计算机用户来说，他们很关心自己的作业从提交到完成花了多少时间。周转时间，是指作业从被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔。它包括四个部分：作业从外存后备队列上等待作业调度(高级调度)的时间、进程在就绪队列上等待进程调度(低级调度)的世界、进程在CPU上运行的时间、进程等待I/O操作(即输入输出操作)完成的时间，注意后三项在一个作业的整个处理过程中可能发生多次。下面给出周转时间计算公式。 周 转 时 间 = 作 业 完 成 时 间 点 − 作 业 提 交 时 间 点 周转时间=作业完成时间点 - 作业提交时间点 周转时间=作业完成时间点−作业提交时间点 对于用户来说，他们关心自己的单个作业的周转时间，但是对于操作系统来说，操作系统更关心整体表现，于是出现了平均周转时间，即 周转时间的平均值。下面是平均周转时间的计算公式。 平 均 周 转 时 间 = 各 作 业 周 转 时 间 之 和 作 业 数 目 平均周转时间= \frac {各作业周转时间之和} {作业数目} 平均周转时间=作业数目各作业周转时间之和​

当然，除了以上的两个时间，下面还有带权周转时间和平均带权周转时间，先说说为什么需要这两个衡量指标。 我们知道，作业之间的运行时间长短有所差距，有的长，有的短，因此在运行周转时间相同的情况下，运行不同的作业，给用户的感觉肯定是不一样的。 举个例子： 小明去打酱油，他打酱油很快，只需要1分钟。但是到酱油铺后，由于人太多了，小明等了10分钟才轮到自己，这是小明打酱油的经历。现在小红去打醋，她打醋要花10分钟，她到醋铺后只等了1分钟就轮到了自己。 我们可以算出他们的周转时间都是11分钟，但是他们的体验感有所不同，小明打酱油1分钟却等了10分钟，他肯定很暴躁。而小红打醋10分钟却只等了1分钟，她觉得这样的体验挺OK的。 回到操作系统，类比一下，打酱油和打醋都是作业，小明和小红作为用户。可以看出，他们在周转时间相同的情况下，体验是不一样的。

于是，人们提出了带权周转时间来衡量满意度。公式如下。 带 权 周 转 时 间 = 作 业 周 转 时 间 作 业 实 际 运 行 的 时 间 = 作 业 完 成 时 间 点 − 作 业 提 交 时 间 点 作 业 实 际 运 行 的 时 间 带权周转时间 =\frac {作业周转时间} {作业实际运行的时间} = \frac{作业完成时间点 - 作业提交时间点} {作业实际运行的时间} 带权周转时间=作业实际运行的时间作业周转时间​=作业实际运行的时间作业完成时间点−作业提交时间点​ 可以看出，带权周转时间肯定大于等于一，因为作业周转时间包括了作业实际运行的时间。而且，带权周转时间越小，用户满意度越高，反之则越低。例如上面的小明小红，他们的平均周转时间分别是11、1.1。 当然，操作系统更关心他们的整体满意度，所以出现了平均带权周转时间，即 带权周转时间的平均值，公式如下。 平 均 带 权 周 转 时 间 = 各 作 业 带 权 周 转 时 间 之 和 作 业 数 目 平均带权周转时间= \frac {各作业带权周转时间之和} {作业数目} 平均带权周转时间=作业数目各作业带权周转时间之和​

对于计算机的用户来说，他们希望自己的作业尽可能少的等待处理机。于是人们又提出了一个衡量指标， 等待时间。 等待时间，是指进程/作业处于等待处理机状态的时间之和，显然，等待时间越长，用户满意度越低。公式如下。 等 待 时 间 = 周 转 时 间 − 运 行 时 间 等待时间 =周转时间 - 运行时间 等待时间=周转时间−运行时间

注意： 对于作业来说，不仅要考虑作业建立为进程后的等待时间，还要加上作业在外存后备队列中等待的时间。 对于进程来说，等待时间就是指进程建立后等待被服务的时间之和，在等待I/O完成的期间其实也是在被服务，所以不计入等待时间。 如果进程被I/O设备服务，那该服务时间也算入运行时间。

与前面的指标类似，操作系统依靠平均等待时间来评价整体性能。 平 均 等 待 时 间 = 等 待 时 间 总 数 平均等待时间=\frac {等待时间} {总数} 平均等待时间=总数等待时间​

对于计算机用户来说，他们希望自己提交的请求尽早的开始被系统服务、回应，于是人们提出响应时间来衡量这个尺度。 响应时间，指从用户提交请求到首次产生响应所用的时间。

以上内容大部分来自王道操作系统系列视频教学。