操作系统课程设计：CPU与页面调度算法模拟实现

"操作系统课程设计，包括CPU调度算法和页面置换算法的模拟实现，旨在让学生理解和实践操作系统中的核心概念。设计涵盖了FCFS、非抢占SJF、可抢占优先权和RR四种调度算法，并要求计算平均周转时间和平均等待时间。" 在操作系统中，CPU调度是决定哪个进程应该获取处理器资源的关键部分。以下是四种常见的CPU调度算法： 1. **先来先服务(FCFS, First-Come, First-Served)**: 这是最基础的调度策略，按照进程到达的顺序分配CPU。每个进程一旦开始执行，就会一直执行直到完成，不会被其他进程打断。这种方法简单，但可能导致长进程阻塞短进程，造成响应时间较长。 2. **非抢占短作业优先(SJF, Shortest Job First, 非抢占式)**: 该算法优先选择预计运行时间最短的进程。这可以减少平均等待时间，但可能导致长进程长时间等待，特别是在短进程频繁到达的情况下。 3. **可抢占优先权调度**: 在这种调度策略中，高优先级的进程可以中断正在执行的低优先级进程。如果一个更高优先级的进程到达，当前执行的进程会被暂停，使得高优先级进程能更快地执行。这有助于提高响应时间，但可能会导致优先级反转和饥饿现象。 4. **轮转(RR, Round Robin)**: RR算法使用时间片的概念，每个进程被分配一个固定的时间片（例如，10毫秒），在这个时间片内，进程可以独占CPU。时间片结束后，进程被放入队列末尾，等待下一次调度。这种方法保证了所有进程都有机会执行，从而提高了响应时间，但可能增加上下文切换的开销。 页面置换算法是虚拟内存管理的一部分，用于处理物理内存不足的情况。常见的页面置换算法有LRU（最近最少使用）、LFU（最不经常使用）和OPT（最佳页面替换）等。这些算法的目标是在有限的内存中有效地管理进程的内存需求，避免页面故障并减少换页次数。 在课程设计中，学生需要实现这些算法并进行模拟，通过输入进程参数（如到达时间、服务时间、优先级等）来测试算法性能，分析平均周转时间和平均等待时间，以便理解不同算法的优缺点。此外，可能还需要考虑磁盘调度算法，如FCFS、SCAN或C-SCAN等，以模拟I/O设备的访问。 通过这样的课程设计，学生不仅能够学习到理论知识，还能通过实践加深对操作系统核心机制的理解，培养解决问题和编程能力。