单处理器系统进程调度实现与分析

"单处理器进程调度是操作系统实验课程中的一个重要主题，涉及到操作系统核心功能——进程管理。在这个项目中，学生需要实现一个模拟单处理器系统的进程调度，使用时间片轮转调度算法，并理解进程的不同状态及其转换。实验目标包括加深对进程概念的理解，熟悉进程创建、调度等操作，并通过多队列反馈式调度策略优化系统性能。实验设计主要包括初始化队列、创建和管理进程控制块（PCB）、进行进程调度以及处理进程状态转换。此外，还涉及到了数据结构如队列的使用和流程控制的设计。" 在单处理器进程调度中，时间片轮转调度算法是一种常见的策略。这种算法将所有就绪的进程放入一个队列，每次分配一个固定的时间片（在这个例子中是5）给队列中的第一个进程。当进程用完其时间片后，无论它是否完成，都会被暂停，让位于下一个等待运行的进程。这种算法确保了所有进程都能得到一定的CPU时间，提高了系统的响应性。 实验内容不仅限于实现调度算法，还包括进程的生命周期管理。在创建进程时，需要输入进程控制块（PCB）的信息，如进程号、寄存器状态、时间片大小以及进程执行所需的总时间。PCB是操作系统用来记录和控制进程状态的关键数据结构。实验中，如果所有PCB都已被占用，新的进程创建请求将会失败。 实验流程大致分为以下几个步骤： 1. 初始化多个队列（RUNNING, BLOCK, READY, FINISH, FREE），用于分别存放运行、阻塞、就绪、已完成和空闲的进程。 2. 创建进程并将其添加到就绪队列，按照到达的顺序排列。 3. 开始调度，选取就绪队列的第一个进程运行，减少其时间片。 4. 进程运行完时间片或因某种原因阻塞时，将其移到相应的队列。 5. 在下一次调度时，选择是唤醒阻塞队列中的进程还是继续运行就绪队列中的下一个进程。 6. 用户可以通过输入控制调度的终止和重新开始。 在数据结构方面，实验使用了指针来管理队列，例如`ready`结构体包含了指向就绪队列头部和尾部的指针，方便进行入队和出队操作。`TIME_PIECE`变量表示时间片的大小，便于调整调度策略。 整个实验通过代码实现，注释清晰，有助于理解和学习操作系统的进程调度机制。通过这个实验，学生能够亲身体验到操作系统如何有效地管理多个并发执行的任务，从而更好地理解操作系统的工作原理。