计算机进程调度算法毕业论文

计算机专业毕业论文范文 摘要: 能量管理系统(EM S) 是当代大电网运行不可缺少的手段, 但是我国各电力公司EM S 应用软件的实用化程度还较低。最近, 国家电力公司对于各调度部门的EM S 提出了实用化要求, 并提出了考核标准, 各调度部门都在为这一目标而努力。因国内网省调大部分采用国外的EM S, 不具备考核统计功能, 作者根据国调中心提出的实用化要求, 对湖北EM S 进行了EM S 考核监视管理系统的研究和实施。该系统深入 EM S 核心内部, 结合外部软件编程, 对EM S 的运行参数进行人工设置并对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时考核统计和控制。该系统对EM S 各应用软件进行了全方位、功能全面的自动不间断规范化考核监视, 为EM S 的实用化打下了坚实的基础。关键词: EM S; 监控系统; 电力系统中图分类号: TM 734 文献标识码:A 1 引言在全国电网互联和电力市场的推动下, 为了对大电网的安全、优质、经济运行和环保及效益进行协调优化, 能量管理系统(EM S) 将会有一个更大的发展, 并将成为当代大电网运行不可缺少的手段。但是, 目前国内各电网的EM S 均缺乏全方位的, 功能全面的考核监视管理系统, EM S 的管理维护和考核监视主要是由运行人员手工完成, 自动化程度较低, 可靠性、准确性也较低。EM S 应用软件的使用和系统质量还有待时间的考验, 为进一步促进EM S 应用软件基本功能的实际应用, 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的作用, 并配合中国一流电网调度机构考核验收来规范和指导基本功能的验收工作, 国家电力调度通信中心制定了EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则[ 1 ] , 要求狠抓EM S 的实用化工作。笔者根据国调中心调自[1998 ]126号文 “关于印发《能量管理系统(EM S) 应用软件功能要求及其实施基础条件》(试行) 的通知”及其附件, 国调中心[ 1999 ]207号文“EM S 应用软件基本功能实用要求及验收细则”, 以及湖北省电力调度通信局自动化科制订的“EM S 考核监视管理系统功能规范”, 以湖北电网EM S 功能的实用化改进和考核管理为课题, 设计并建立了EM S 考核监视管理系统。该考核监视管理系统在对EM S 应用软件的功能进行实用化改进的基础上, 可以对EM S 应用软件的运行状态及结果进行实时监视和控制, 自动计算及生成EM S 运行考核指标和报表。该考核监视管理系统可以显著地减少运行人员的分析计算工作量, 把运行人员从大量复杂、烦琐的数据检索和计算工作中解放出来, 提高了工作效率和准确性。通过对 EM S 各运行模块的监视和控制, 有效地改善了 EM S 的运行性能。该系统还可以将EM S 的实时运行状态, 中间计算信息及计算结果在Internet 网络上发布, 实现系统的无人值守及远程监控和故障诊断, 具有实用价值。该系统的研制成功为EM S 的实用化打下了坚实的基础, 充分发挥EM S 在电网安全、优质、经济运行中的作用。2 EMS 考核监视管理系统原理和结构考核监视管理系统硬件主要包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机等。其硬件配置如图1所示。考核监视计算机通过双网分别与EM S 和管理信息系统(M IS) 相连, 其中一个网出现故障时, 不影响系统的正常运行, 即具备双网切换能力。图1 EMS 考核管理系统的硬件结构 Fig. 1 Hardwares for superv isory con trol system of EMS 考核监视管理系统软件包括EM S 自动考核监视软件、考核指标统计管理软件和网上信息发布系统三部分。其流程图如图2所示。考核监视管理系统从EM S 获取有关实时数据和运行状态信息, 通过标准网络数据通信接口, 将这些实时数据和运行状态信息传送到EM S 自动考核监视管理计算机。通过数据格式转换软件, 在本地机上建立考核管理系统专用实时数据库, 并完成数据的计算、统计、分析和处理, 生成报表、曲线等考核监视结果, 刷新考核管理系统本地实时数据库。将数据与管理信息系统(M IS) 共享, 在网上发布相关信息, 并根据需要发信给电子值班员。图2 EMS 考核管理监视系统原理框图 Fig. 2 Block diagram of superv isory con trol system of EMS 流程图的第一步是在EM S 上完成必须的源程序修改和程序编制, 这是专门针对湖北EM S 系统 (ABB S. P. I. D. E. R 系统) 设计的。因为某些EM S 考核指标的统计信息在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法得到的。为此, 针对EM S 源程序进行了修改和扩充。增加了EM S 的控制参数的设定和计算结果的输出。3 系统主要功能EM S 考核监视管理系统有如下具体功能: 3. 1 EMS 计算数据的实时监视3. 1. 1 母线平衡监视计算厂站母线进出线路、变压器的有功功率和无功功率实时数据的代数值和净值。并将净值和门槛值进行比较, 筛选出母线不平衡的站。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常厂站用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示; 净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。同时可用曲线方式分别显示各厂站的净值偏差。曲线密度为每个实时数据库数据刷新周期(目前定为1 m in) 1个点, 保存时间为3天, 曲线横纵坐标可在线修改。并监视净值更新情况, 若净值连续超过30 m in 不更新, 则可认为该路RTU 停运, 记录该路RTU 停运和恢复运行的事件。事件保存时间为2个月。如果全部RTU 不更新, 则提示运行人员EM S 系统死机或EM S 考核监视管理系统与EM S 的网络通信中断, 并将此全停信息送电子值班员告警。3. 1. 2 线损监视计算线路两侧有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出线损异常的线路。用排序方式, 按净值的偏差大小显示各厂站的站名、净值及其所属的量测分量。正常数据用绿色显示; 净值偏差超过基准值的3. 0% 时, 用黄色显示; 净值偏差超过基准值的5. 0% 时, 则用红色显示。3. 1. 3 变损监视计算变压器两侧、三侧的有功功率实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出变损异常的变压器。输出结果同线损输出结果类似。3. 1. 4 电压合理性监视计算多母线各段母线电压实时数据的差值。并将差值和阈值进行比较, 筛选出电压异常的母线。输出结果同线损输出结果类似。3. 1. 5 遥信.遥测的一致性监视根据开关状态和线路潮流值相一致的原则, 筛选出位置异常的开关。即遥测不为零, 而遥信位置断开的开关和遥测为零, 而遥信位置闭合的开关。输出各个位置异常的开关的名称和实际状态。3. 1. 6 遥信取反监视监视实时系统中进行了遥信取反定义的开关。输出进行了取反的开关的名称和实际状态。3. 2 EMS 模块运行状态监视3. 2. 1 模块投运状态监视湖北电网EM S 的应用软件包括实时数据快照模块(SN P)、状态量和模拟量的修正模块(SAR)、网络拓扑及模型建立模块(NMB )、母线计划模块 (BSK)、状态估计模块(SE)、网络参数更新模块 (N PU )、安全分析模块(SA )、网络灵敏度分析模块 (N S)、调度员潮流模块(DPF)、短期负荷预计模块 (SL F)、自动发电控制模块(A GC) 等功能模块。EM S 考核监视管理系统可以实时监视EM S 各模块的投运状态和控制模式, 并可以区别EM S 各模块投运状态和退出状态。在必要时候将模块退出运行的信息送电子值班员进行告警。可以区别EM S 的各种控制模式: 实时状态估计、实时调度员潮流、研究状态估计和研究调度员潮流的方式。对EM S 各模块的投运状态和控制模式的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。3. 2. 2 模块运行状态监视实时监视EM S 各功能模块的运行状态。可以区别EM S 各模块的关闭状态、初始化状态、起动预备状态、请求执行状态、正在执行状态、超时状态、闭锁状态、执行完成状态、出错状态和停止状态等。在 EM S 应用监视器的流程图上, 标明各模块的运行状态。并将各模块运行状态的变化, 作为带时标事件记录下来, 保存时间为2年。统计各个模块连续处于出错状态的次数。并设置各模块的连续出错状态次数的限值, 若超过此限值则将出错信息送电子值班员进行告警。3. 2. 3 模块计算中间结果分析可以检查EM S 各功能模块软件运行过程中间出现的异常情况, 检查引起异常的原因, 并获取 EM S 各功能模块软件运行过程出现的信息。将其在网页上发布允许运行人员通过远程互连网进行监视和故障诊断。3. 2. 4 模块计算结果监视可以实时监视EM S 各功能模块的计算结果, 包括状态估计(SE) 和调度员潮流(DPF) 应用模块的迭代过程和收敛情况。并按月进行SE、DPF 软件收敛、不收敛资料的统计, 将统计资料保存2年。3. 3 模块运行的控制管理可以对模块的控制方式进行在线设定, 并能够进行模块计算迭代过程和计算收敛精度的控制。这是对EM S 应用软件的源程序、画面和数据库进行改造, 调节改变有关算法的控制参数, 使运行人员可以直接在EM S 监视器画面上对状态估计和调度员潮流等模块计算的过程和计算的收敛精度进行控制。3. 4 EMS 计算结果的统计分析对SE、DPF 模块的计算结果进行统计分析。按照不同电压等级量测类型基准值, 计算状态估计的估计值和调度员潮流的计算值的偏差, 自动查找不合格的计算点, 得到EM S 状态估计合格率指标和调度员潮流计算合格率指标。将计算结果和分析结果形成报表输出。3. 5 EMS 考核指标的管理建立EM S 考核管理数据库, 根据EM S 数据库和统计的运行历史资料, 自动地逐次计算EM S 运行考核指标, 包括: ①状态估计覆盖率; ②状态估计月可用率; ③遥测估计合格率; ④单次状态估计计算时间; ⑤调度员潮流月合格率; ⑥调度员潮流计算结果误差; ⑦单次潮流计算时间; ⑧负荷预测月运行率; ⑨月负荷预测准确率; bk月最高(低) 负荷预测准确率。3. 6 EMS 考核管理的信息发布系统EM S 考核管理的信息发布系统由当地机上的考核信息查阅管理软件和网上信息发布系统组成。通过建立EM S 考核监视管理系统主页, 将考核管理信息在网上发布。使运行人员既能在EM S 考核监视管理系统的本地机上查阅信息, 也能在通过网络进行网上查阅, 便于运行和管理人员查看。EM S 考核监视管理系统在实现上述主要功能的基础上, 综合目前已有的A GC 运行统计功能, 作为EM S 考核监视管理系统的一个子系统。4 系统特点(1) EM S 功能的实用化改造EM S 考核监视管理系统的考核管理范围很广, 实现的功能全面, 实用化程度高。其考核管理范围包括EM S 应用软件的所有功能模块。其实现的功能有: EM S 计算数据的实时监视、EM S 模块运行状态监视、EM S 模块运行的控制管理、EM S 计算结果的统计分析、EM S 考核指标的管理及EM S 考核管理的网上信息发布。这其中有一部分功能在现有湖北电网EM S 的运行状况和输出条件下是无法实现的。为此, 笔者针对EM S 源程序进行了详尽的分析, 并对相关模块的功能进行了修改和扩充。增加了 EM S 状态估计(SE) 和调度员潮流计算(DPF) 计算次数和收敛次数的统计结果, 并增加了SE 和DPF 的控制参数的设定功能。(2) 全自动免人工在线维护考虑到随着电力系统的不断扩展, 由EM S 管理的电力系统元件和设备将不断增加。若要求运行人员对EM S 考核监视管理系统进行手工维护, 势必将增加运行人员的工作量, 提高对运行人员的要求和降低EM S 考核监视管理系统的自动化程度、实用性及可靠性。为此, 本EM S 考核监视管理系统采取自动跟踪EM S 元件设备参数变化的方式, EM S 对新增线路、变压器、发电机、母线和厂站等遥测、遥信量, 均可以自动增加并进行监视考核。这使得运行人员无须深入了解、学习和掌握EM S 的数据结构和数据内容, 就可以熟练操作本系统, 满足了实用性和通用性的要求, 并提高了EM S 考核监视管理系统的可靠性。(3) 系统自动不间断运行及错误监控EM S 考核监视管理系统对EM S 服务器运行状态可以进行监视, 能够自动识别EM S 服务器的在线及备用状态, 并能够在EM S 服务器进行切换之后, 自动与其同步。而在EM S 单机服务器运行时, 自动由平常与EM S 备机服务器相连的工作模式改为与EM S 主机服务器相连, 继续对EM S 进行考核监视。EM S 考核监视管理系统具有自我运行监视软件模块, 一旦发现考核监视管理系统出现异常, 能够自动复位, 可以(在硬件环境条件允许的情况下) 对 EM S 的进行连续不间断的考核监视。5 结束语EM S 考核监视管理系统于2000年8月初设计实现后, 进行了全面测试并投入试运行。测试和试运行结果表明EM S 考核监视管理系统的各项功能均已实现, 计算结果准确可靠。EM S 考核监视管理系统能自动发现EM S 系统计算数据的非正常数据, 各模块的出错状态。可以对EM S 的状态估计模块和调度员潮流计算模块的计算过程和计算结果进行控制。EM S 考核监视管理系统满足了EM S 运行管理人员进行EM S 计算数据分析, 运行状态监视、计算过程及结果分析和EM S 考核指标及报表的统计计算的需要, 可代替由运行人员手工进行的繁重而复杂的数据检索和计算, 保证计算的可靠性和准确性, 自动生成EM S 考核指标及报表, 减少了形成EM S 考核指标及报表的人为主观因素和由此可能产生的误差, 大大节省了时间, 提高了工作效率。该系统为 EM S 的实用化打下了坚实的基础, 有助于EM S 充分发挥其在电网安全、优质、经济运行中的效益。该EM S 考核监视管理系统的硬件设备包括考核监视计算机、网络适配器和激光报表打印机, 考核监视计算机可以是一台高性能的商业机或工控机实现。整个系统的硬件设备配置经济, 具有很高的性价比。该系统的软件部分除了针对湖北电网EM S (ABB SP IDER 系统) , 对其某些应用软件进行了修改和数据格式转换外, 其它功能模块均为通用型标准化设计, 适用于其它各种类型的EM S。因此该 EM S 考核监视管理系统有较高的推广应用价值。参考文献: [1 ] 国调中心[ 1999 ]207号文《关于印发“EM S 应用软件基本功能实用化要求及验收细则”的通知》[Z]. [ 2 ] SP IDER operator’ s nanual ( ABB EM S 操作手册) [Z]. 收稿日期: 2000212204; 改回日期: 2001202214。

操作系统的进程调度算法直接关系到用户的使用体验。 如果把用户的体验时间，引入到计算机里面，我们引入以下几个概念。 周转时间，指作业从提交系统开始，直到作业完成为止的时间间隔。包括： 是指作业周转时间与作业实际运行服务时间的比值。 平均周转时间和平均带权周转时间是衡量批处理系统调度算法的重要准则。 先来先服务调度算法（First Come First Served, FCFS）是最简单的调度算法，可以用于作业调度和进程调度。 按照作业进入系统后备作业队列的先后次序来挑选作业，加入就绪队列，等待执行。 FCFS是非抢占式的，易于实现，效率不高，性能不好. 有利于长作业（CPU繁忙性）而不利于短作业（I/O繁忙性）。 服务时间：作业需要运行的时间 完成时间 = 开始时间 + 服务时间 等待时间 = 开始时间 - 提交时间 周转时间 = 完成时间 - 提交时间 带权周转时间 = 周转时间 / 服务时间 响应比 = （等待时间 + 服务时间） / 服务时间 = 等待时间/服务时间 + 1 该算法每次从后备作业队列中挑选估计服务时间最短的一个或几个作业， 将他们调入内存，分配必要的资源，创建进程并放入就绪队列。 在进程调度中的原理类似。 SJF是非抢占式的，优先照顾短作业，具有很好的性能，降低平均等待时间，提高吞吐量。 但是不利于长作业，长作业可能一直处于等待状态，出现饥饿现象； 完全未考虑作业的优先紧迫程度，不能用于实时系统。 高响应比优先调度算法（Highest Reponse Ratio First, HRRF）是非抢占式的，主要用于作业调度。 基本思想：每次进行作业调度时，先计算后备作业队列中每个作业的响应比，挑选最高的作业投入系统运行。 响应比 = （等待时间 + 服务时间） / 服务时间 = 等待时间 / 服务时间 + 1 由响应比分析可知，该算法介于FCFS和SJF之间，但是每次需要计算每个作业的响应比，增加系统开销。

前两天做操作系统作业的时候学习了一下几种进程调度算法，在思考和讨论后，有了一些自己的想法，现在就写出来，跟大家讨论下。，或者说只有有限的CPU资源，当系统中有多个进程处于就绪状态，要竞争CPU资源时，操作系统就要负责完成如何分配资源的任务。在操作系统中，由调度程序来完成这一选择分配的工作，调度程序所使用的算法即是调度算法。调度算法需要考虑的指标主要有尽量保证CPU资源分配的公平性；按照一定策略强制执行算法调度；平衡整个计算机系统，尽量保持各个部分都处于忙碌状态。而根据系统各自不同的特点和要求，调度算法又有一些侧重点和目标不同，因此，算法按照系统差异主要分为三大类：批处理系统中的调度算法，代表调度算法有：先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先。交互式系统中的调度算法，代表调度算法有：轮转调度、优先级调度、多级队列、最短进程优先、保证调度、彩票调度、公平分享调度。实时系统中的调度算法，代表调度算法有：速率单调调度、最早最终时限优先调度。下面就上述提到的调度算法中挑出几个进行重点分析：保证调度保证调度是指利用算法向用户做出明确的性能保证，然后尽力按照此保证实现CPU的资源分配。利用这种算法，就是定一个进程占用CPU的时间的标准，然后按照这个标准去比较实际占用CPU的时间，调度进程每次使离此标准最远的进程得到资源，不断满足离所保证的标准最远的进程，从而平衡资源分配满足这个标准的要求。保证调度算法的优点是：能很好的保证进程公平的CPU份额，当系统的特点是：进程的优先级没有太大悬殊，所制定的保证标准差异不大，各个进程对CPU的要求较为接近时，比如说系统要求n个进程中的每个进程都只占用1/n的CPU资源，利用保证调度可以很容易的实现稳定的CPU分配要求。但缺点是，这种情况太过理想，当系统的各个进程对CPU要求的紧急程度不同，所制定的保证较为复杂的时候，这个算法实现起来比较困难。彩票调度彩票调度这种算法的大意是指向进程提供各种系统资源如CPU资源的彩票，当系统需要做出调度决策时，随机抽出一张彩票，由此彩票的拥有者获得资源。在彩票调度系统中，如果有一个新的进程出现并得到一些彩票，那么在下一次的抽奖中，该进程会有同它持有彩票数量成正比例的机会赢得奖励。进程持有的彩票数量越多，则被抽中的可能性就越大。调度程序可以通过控制进程的彩票持有数量来进行调度。彩票调度有很多优点：首先，它很灵活，系统增加分给某个进程的彩票数量，就会大大增加它占用资源的可能性，可以说，彩票调度的反应是迅速的，而快速响应需求正是交互式系统的一个重要要求。其次，彩票调度算法中，进程可以交换彩票，这个特点可以更好的保证系统的平衡性，使其各个部分都尽可能的处于忙碌状态。而且利用彩票调度还可以解决许多别的算法很难解决的问题，例如可以根据特定的需要大致成比例的划分CPU的使用。速率单调调度速率单调调度算法是一种可适用于可抢占的周期性进程的经典静态实时调度算法。当实时系统中的进程满足：每个周期性进程必须在其周期内完成，且进程之间没有相互依赖的关系，每个进程在一次突发中需要相同的CPU时间量，非周期的进程都没有最终时限四个条件时，并且为了建模方便，我们假设进程抢占即刻发生没有系统开销，可以考虑利用速率单调算法。速率单调调度算法是将进程的速率（按照进程周期所算出的每秒响应的次数）赋为优先级，则保证了优先级与进程速率成线性关系，这即是我们所说的速率单调。调度程序每次运行优先级最高的，只要优先级较高的程序需要运行，则立即抢占优先级低的进程，而优先级较低的进程必须等所有优先级高于它的进程结束后才能运行。速率单调调度算法可以保证系统中最关键的任务总是得到调度，但是缺点是其作为一种静态算法，灵活性不够好，当进程数变多，系统调度变得复杂时，可能不能较好的保证进程在周期内运行。最早最终时限优先调度最早最终时限优先调度算法是一个动态算法，不要求进程是周期性的，只要一个进程需要CPU时间，它就宣布它的到来时间和最终时限。调度程序维持一个可运行的进程列表，按最终时限排序，每次调度一个最终时限最早的进程得到CPU 。当新进程就绪时，系统检查其最终时限是否在当前运行的进程结束之前，如果是，则抢占当前进程。由于是动态算法，最早最终优先调度的优点就是灵活，当进程数不超过负载时，资源分配更优，但也同样由于它的动态属性，进程的优先级都是在不断变化中的，所以也没有哪个进程是一定可以保证满足调度的，当进程数超过负载时，资源分配合理度会急速下降，所以不太稳定。