短作业优先调度算法实验

短作业优先调度算法（Shortest Job First, 简称SJF）是一种基于作业运行时间的调度算法，即优先调度运行时间最短的作业。该算法可以减少平均等待时间和平均周转时间，提高系统效率。

实验目的：

通过模拟短作业优先调度算法，了解其原理和应用，掌握算法实现方法。

实验要求：

1. 设计并实现短作业优先调度算法的模拟程序，模拟多个作业在系统中的运行过程。

2. 输入作业运行时间，模拟作业的提交和运行过程，输出每个作业的等待时间、周转时间和平均周转时间等统计信息。

3. 通过比较不同调度算法的实验结果，分析短作业优先调度算法的优缺点。

实验步骤：

1. 设计作业控制块（Job Control Block, 简称JCB），包括作业ID、作业状态、作业优先级、作业运行时间、作业提交时间、作业开始运行时间、作业结束时间等属性。

2. 设计作业调度器，实现作业提交、作业调度和作业完成等操作。

3. 根据短作业优先调度算法的原理，实现作业排序和调度过程。按照作业运行时间的短到长排序，依次调度作业运行。

4. 模拟多个作业的提交和运行过程，记录每个作业的等待时间、周转时间等信息。

5. 输出统计信息，包括每个作业的等待时间、周转时间、平均周转时间等。

6. 分析实验结果，比较短作业优先调度算法和其他调度算法的优缺点，得出结论。

实验思考题：

1. 短作业优先调度算法适用于哪些场景？有哪些缺点？

2. 如何实现优先级调度算法？与短作业优先调度算法有何区别？

3. 如何解决作业优先级相同的情况？

4. 为什么多级反馈队列调度算法可以兼顾短作业和长作业？

5. 在实际操作系统中，如何实现作业调度？有哪些调度算法被广泛应用？

参考答案：

1. 短作业优先调度算法适用于作业运行时间相差较大的场景，可以减少平均等待时间和平均周转时间，提高系统效率。缺点是无法保证长作业得到及时执行，可能会出现长作业饥饿的情况。

2. 优先级调度算法可以根据作业的优先级进行调度，可以实现多种优先级调度策略。与短作业优先调度算法的区别在于，优先级调度算法是根据作业的优先级来排序和调度的。

3. 当作业优先级相同时，可以采用先来先服务（First Come First Served, 简称FCFS）或轮转调度（Round Robin, 简称RR）等策略来调度作业。

4. 多级反馈队列调度算法可以将作业分成多个队列，不同队列的调度策略不同。短作业可以在高优先级队列中得到及时调度，长作业可以在低优先级队列中得到充分的执行时间。因此，该算法可以兼顾短作业和长作业。

5. 在实际操作系统中，作业调度通常由内核来完成。常用的调度算法包括FCFS、SJF、优先级调度、RR、最短剩余时间优先调度（Shortest Remaining Time Next, 简称SRTN）等。不同的操作系统可能采用不同的调度算法，甚至可以根据不同场景采用不同的调度算法。