操作系统实验：处理器调度与资源管理

"操作系统实验指导书包含了处理器调度的实验内容，旨在帮助学生理解多道程序设计中处理器的分配策略。实验主要围绕优先数调度算法展开，通过模拟单处理器环境下的调度过程，使学生能深入体会处理器调度的重要性和工作原理。" 在操作系统中，处理器调度是一个至关重要的概念，它涉及到系统如何在多个就绪状态的进程中做出决策，以优化系统性能。实验1处理器调度主要分为以下几个关键知识点： 1. **实验内容与目的**： 实验内容是实现基于优先数的调度算法，即根据进程的优先级决定哪个进程获得处理器。实验目的是让学生在实际操作中理解并掌握处理器调度的工作机制，特别是在单处理器环境下如何有效地进行进程切换。 2. **实验原理**： - **进程控制块（PCB）**：每个进程都有一个PCB，存储了进程的标识（如P1-P5）、指针、要求运行时间、优先数和状态。状态包括就绪（R）和结束（E）。 - **优先数调度**：选择优先数最高的进程先执行，调度程序需要维护一个按照优先数排序的队列。 - **空闲区管理**：使用空闲区说明表记录主存中空闲区域的信息，包括起始地址、长度和状态，以便于分配内存给新进程。 3. **实验流程**： - **初始化**：为每个进程随机分配优先数和要求运行时间，然后按照优先数从大到小排序形成队列。 - **调度**：每次选择优先数最高的进程执行，执行完后改变其状态为结束，并更新队列。 - **内存分配**：如果新进程需要装入主存，需要查找空闲区说明表，找到合适的空闲区分配给新进程。如果空闲区过大，应将其分割，尽量保持高地址部分的大连续空闲区域。 4. **挑战与优化**： 实验中可能会遇到的问题包括内存空间不足和频繁分割导致的空闲区碎片。通过合理分配和合并空闲区，可以优化内存利用率，减少碎片，提高系统的整体效率。 通过这样的实验，学生不仅能够理解处理器调度的理论，还能通过实践学习如何实现和优化调度策略，这对理解操作系统的内核工作原理具有重要意义。在期末考核中，这种实验将有助于检验学生的理解和应用能力。