操作系统课程设计：进程调度模拟-时间片轮转与优先级

"进程调度模拟设计——时间片轮转、优先级法，操作系统课程设计，武汉理工大学计算机科学与技术学院" 在操作系统中，进程调度是一个关键的组成部分，它负责决定哪个进程应该获得CPU的使用权。本课程设计的目标是让学生通过实际操作理解进程调度的基本原理，特别是时间片轮转和优先级法这两种常见的调度策略。 时间片轮转调度算法是一种公平的分配处理机时间的方式。在该算法中，所有就绪进程按照先来先服务（FCFS）的原则进入一个队列，然后被分配一个固定的时间片（例如，10毫秒）。每个进程在分配到的时间片内运行，当时间片结束时，进程会被强制切换到就绪队列的末尾，即使它还没有完成。如果此时没有其他进程，则该进程会继续执行，直到其时间片再次耗尽。这种算法可以有效避免长进程独占CPU，提高系统响应时间。 优先级法则是另一种调度策略，它根据进程的优先级来决定哪个进程优先执行。优先级高的进程更可能被选中，而优先级低的进程则需要等待。通常，优先级可以是静态的（进程创建时确定且不变）或动态的（根据进程行为变化）。动态优先级调度可以进一步分为抢占式和非抢占式。在抢占式中，一旦有更高优先级的进程就绪，当前运行的低优先级进程会被暂停；在非抢占式中，进程一旦获得CPU，将运行至完成或主动释放CPU。 在课程设计中，学生需要实现以下功能： 1. 设计一个系统，允许用户选择不同的调度算法（时间片轮转或优先级法）。 2. 允许用户输入多个进程的信息，包括进程名、优先级（对于优先级法）、到达时间和运行时间。 3. 模拟进程调度队列，根据选定的调度算法进行进程切换。 4. 计算并显示平均周转时间（所有进程从创建到完成所花费的总时间）和平均带权周转时间（周转时间除以进程实际运行时间），这是衡量调度效率的重要指标。 设计报告应包括以下几个部分： - 目的与功能：明确设计目标，解释系统能做什么。 - 需求分析：分析系统需要处理的数据结构和模块，可能包括进程状态、调度队列等。 - 源程序实现：展示关键代码片段，解释其功能和逻辑。 - 测试用例：设计多种场景的测试，展示不同算法下的调度结果。 - 自我评价与总结：对设计过程的反思，包括优点、不足、经验教训以及可能的改进方案。 在一周的设计周期内，学生需要在前两天完成设计和分析，接下来两天进行调试和测试，最后两天用于验收和撰写报告。整个过程中，诚信是非常重要的，抄袭将导致零分。 通过这样的课程设计，学生不仅能加深对操作系统进程调度的理解，还能提升编程和问题解决能力，为未来的学习和职业生涯奠定坚实基础。