操作系统进程调度模拟：FCFS、RR、SJF、PRIOR、SRTF算法详解

本文档是关于计算机操作系统中的五种调度算法的教程，包括先来先服务（FCFS）、轮转（RR）、优先级（PRIOR）、最短作业优先（SJF）以及最短剩余时间优先（SRTF）算法。其中，SRTF算法的C++实现代码被单独列出。 在操作系统中，进程调度是管理CPU执行权分配的关键部分，它决定了哪些进程可以获取CPU执行，以及何时执行。以下是这五种调度算法的详细介绍： 1. **先来先服务（First-Come, First-Served, FCFS）**： - FCFS是最简单的调度算法，按照进程到达的顺序进行服务。 - 优点是实现简单，不会导致短进程长时间等待。 - 缺点是长进程可能阻塞短进程，导致平均等待时间较长。 2. **轮转（Round-Robin, RR）**： - RR通过时间片划分CPU执行，每个进程轮流获得一定时间的执行权。 - 可以避免长进程饿死短进程，提供响应时间保证。 - 时间片选择影响性能，太小可能导致频繁上下文切换，太大则类似FCFS。 3. **优先级调度（Priority Scheduling）**： - 每个进程都有一个优先级，高优先级进程优先获得CPU。 - 可分为抢占式和非抢占式，前者允许高优先级进程中断正在执行的低优先级进程。 - 需要防止优先级反转和优先级继承问题，可能导致某些进程长时间等待。 4. **最短作业优先（Shortest Job First, SJF）**： - SJF选择估计运行时间最短的进程执行，降低平均等待时间。 - 可以是非抢占式或抢占式，抢占式更优但需预测进程执行时间。 - 缺点是长进程可能长期等待，可能导致响应时间变差。 5. **最短剩余时间优先（Shortest Remaining Time First, SRTF）**： - SRTF是SJF的抢占式版本，总是选择当前剩余时间最短的进程。 - 可以保证短进程快速完成，提高系统效率。 - 该算法在模拟代码中使用了结构体表示进程，包含进程的剩余时间、到达时间等信息。 实验中，通过模拟这些算法，计算平均等待时间和平均周转时间，以评估不同调度策略的效果。SRTF算法使用指针处理，其他算法用数组表示，这样的设计便于理解和实现。 对于程序员来说，理解这些调度算法不仅有助于深入理解操作系统的工作原理，也有助于优化多任务环境下的程序设计。在实际应用中，根据系统的具体需求和场景，可以选择合适的调度策略以提高系统性能。