操作系统实验：进程调度算法FCFS与RR实现

"进程调度算法设计，包括先来先服务(FCFS)和时间片轮转(RR)调度算法的实现" 在操作系统中，进程调度是核心功能之一，它负责管理系统的处理器资源，确保多任务环境下的公平性和效率。本实验以湖南大学操作系统课程为例，通过设计和实现进程调度算法，旨在帮助学生深入理解这些基本概念。 一、实验目标 实验的主要目的是让学生掌握进程调度的基本原理，特别是先来先服务(FCFS)和时间片轮转(RR)这两种常见算法。通过亲手编写代码，学生能够直观地看到这两种调度策略如何影响进程的执行顺序，以及它们对系统性能的影响。 二、FCFS调度算法 FCFS（First-Come, First-Served）调度算法是最简单的调度策略，它按照进程到达就绪队列的顺序分配CPU。这种算法倾向于长进程，因为它保证了每个进程都有机会执行，但可能会导致短进程等待时间过长，降低了系统的响应速度。在实验中，学生需要实现一个模拟器，每次调度时选择最早进入就绪队列的进程。 三、时间片轮转(RR)调度算法 时间片轮转(Round-Robin)调度算法则是为了改善FCFS算法的缺点，特别是对短进程的响应时间。在RR算法中，每个进程被分配一个固定的时间片，在这个时间片内执行。当时间片用尽，进程会被放到就绪队列的末尾，等待下一次调度。这种方法保证了每个进程都能在短时间内得到执行，提高了交互性。在实验中，学生需要实现一个能够维护时间片并切换进程的调度器。 四、实验环境与工具 实验在Windows 7环境下进行，使用Visual C++ 6.0作为编程工具。通过编写C语言程序，学生可以构建模拟的进程调度环境，实现FCFS和RR两种算法。 五、实验内容与实现 实验内容包括设计和实现FCFS和RR算法的模拟程序，包括进程的创建、调度和状态转换。在代码中，主要数据结构可能包括进程结构体（包含进程ID、到达时间、执行时间等信息）、队列结构（用于存储就绪进程）以及调度算法的实现函数（如`scheduler()`和`time_slice()`）。流程图和源代码提供了详细的实现步骤和逻辑。 六、评估与总结 实验完成后，学生应分析不同调度算法对平均等待时间、周转时间、响应时间和系统吞吐量的影响。这有助于理解不同场景下选择不同调度策略的重要性，为实际操作系统设计提供理论基础。 这个实验提供了实践操作系统核心概念的机会，让学生能够从理论到实践，深入理解进程调度的重要性及其对系统性能的影响。通过这样的动手实践，学生能够更好地掌握操作系统的本质，并为未来的学习和研究打下坚实的基础。