操作系统CPU调度策略：短作业优先与时间片轮转

"哈工大操作系统课程讲解了CPU调度策略，包括FCFS、SJF和RR三种算法，探讨了调度算法评价标准以及前台与后台任务的平衡问题。" 在操作系统中，CPU调度是非常关键的一个环节，它决定了系统如何有效地分配处理器资源给多个并发运行的任务。本课主要讲解了三种基本的CPU调度策略，并分析了如何评估调度算法的优劣。 首先，CPU调度的必要性在于，当有多任务同时等待执行时，必须确定一个合理的顺序来保证系统的高效运行。调度算法的好坏通常通过周转时间和响应时间两个主要指标来衡量。周转时间是指一个任务从提交到完成的总时间，包括等待时间、执行时间和I/O时间。响应时间是从用户请求开始到系统首次产生响应的时间，对于交互式应用尤其重要。 接着，介绍了两种基础的调度算法。先来先服务（FCFS）算法是最简单的策略，按照进程到达的顺序进行执行，但这种算法可能导致短进程长时间等待，周转时间过长。为了解决这个问题，引入了短作业优先（SJF）算法，它优先选择预计执行时间最短的进程，从而能有效降低平均周转时间。 然而，SJF算法可能忽视了响应时间，长时间运行的进程可能导致其他进程等待时间过长，特别是对前台任务来说，快速的响应至关重要。因此，时间片轮转（RR）算法应运而生，它将CPU时间分割成固定长度的时间片，每个进程可以连续执行一个时间片，然后转到下一个进程，这样可以保证所有进程在一定时间内都能获得执行机会，从而提高响应时间。 在实际应用中，由于前台任务和后台任务的需求差异，需要在吞吐量和响应时间之间寻找平衡。例如，前台任务适合采用RR保证响应时间，而后台任务则更关心周转时间，适合使用SJF。然而，如果简单地将前台设为RR，后台设为SJF，可能会导致后台任务长时间等待，甚至发生饥饿现象。反之，如果后台使用SJF且执行时间过长，会影响前台的响应时间。因此，设计兼顾前台和后台的混合调度策略，如动态调整优先级或时间片大小，是解决这一问题的关键。 CPU调度策略的选择和设计是一项复杂的工作，需要综合考虑各种因素，如任务类型、响应时间、周转时间等，以实现系统的整体性能优化。后续的调度算法将进一步探讨如何在实际系统中解决这些挑战。