进程调度算法实战：FCFS、SJF与HRB性能对比

进程调度算法是操作系统管理核心资源——CPU的重要手段，它决定了进程运行的次序和效率。本实验着重于四种常见的进程调度算法：先来先服务（FCFS）、最短作业时间优先（SJF，包括抢占式和非抢占式）、以及最高响应比调度算法。实验目标是通过编程实现这些算法，分析它们对进程执行效率的影响。 首先，实验的核心目的是理解进程调度的机制，即操作系统如何根据预先设定的策略决定哪个进程应该获得CPU的时间片。调度算法的性能直接影响操作系统的响应速度和整体效率，因此设计合理的调度算法至关重要。在实验中，参与者需完成FCFS算法的基础实现，并从抢占式和非抢占式SJF以及最高响应比调度算法中选择一种进行模拟。 进程调度算法的关键要素包括进程控制块（PCB），其中包含进程的基本信息，如进程名称、需要执行的时间、到达就绪队列的时间、开始执行时间和结束时间等。在实现调度算法时，需要处理进程的创建、状态转换（新、运行、暂停、完成）、优先级、时间片分配和计算进程的周转时间和带权周转时间。时间片管理是调度算法的重要组成部分，可以通过用户交互（例如按键计时）或系统时钟来模拟时间流逝。 在实验内容中，你需要编写程序来实现以下功能： 1. 创建进程控制块结构体，初始化必要的字段。 2. 编写FCFS调度函数，按照到达时间的顺序执行进程。 3. 实现SJF算法，可以采用优先级调度或抢占式策略，即优先执行具有较低剩余执行时间的进程。 4. 定义和实现全局变量，如当前运行进程指针和队列头指针。 5. 设计一个时间管理函数，用于处理时间片的递增和进程执行时间的更新。 6. 输入进程列表，可以从键盘输入或文件读取，以便测试不同调度算法的效果。 7. 计算每个进程的周转时间和带权周转时间，并输出整个进程列表的平均值。 8. 实现进程调度顺序图的打印，帮助理解和分析调度过程。 9. 提供数据存取功能，使得进程调度信息可以持久化存储在磁盘文件中。 实验中的具体示例进程列表展示了调度的输入数据，通过应用不同算法，学生可以对比不同调度策略下进程的执行效率和响应时间。最后，通过结果函数展示并总结实验结果，分析哪种算法在平均周转时间和带权周转时间方面表现最佳。 总结来说，本实验旨在通过实践学习进程调度的基本概念，掌握关键的算法实现和性能评估技巧，培养学生的编程能力和操作系统原理的理解。通过实验，学生不仅能提升编程技能，还能深入理解操作系统内核的工作原理，为进一步的专业发展打下坚实基础。