操作系统进程调度:最短时间、时间片轮转与优先级非抢占式策略

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本文档提供了一个关于进程调度机制的示例,涵盖了最短作业优先(SJF)、时间片轮转(RR)和最高优先级非抢占式(Priority, non-preemptive)这三种算法。代码实现了一个基于结构体的数据结构来存储进程信息,并实现了这四种调度策略的计算逻辑。 进程调度是操作系统中的核心功能之一,用于决定在多任务环境下哪个进程应该获得CPU执行权。以下是这些调度策略的详细解释: 1. 先到先服务(FCFS,First-Come, First-Served): FCFS是最简单的调度算法,按照进程到达的顺序进行执行。在提供的代码中,`FCFS_scheduling`函数用于计算每个进程的完成时间、周转时间和带权周转时间。周转时间是从进程到达系统到完成的时间,带权周转时间是周转时间与服务时间的比值,用于衡量效率。 2. 最短作业优先(SJF,Shortest Job First): SJF算法优先选择服务时间最短的进程,以减少平均周转时间和带权周转时间。`SJF_scheduling`函数考虑了这个策略,可能需要对进程按服务时间排序。然而,非抢占式的SJF不考虑已经分配CPU但尚未完成的进程,因此可能不会总是最优。 3. 时间片轮转(RR,Round Robin): RR算法将CPU时间划分为固定长度的时间片,每个进程在时间片内执行,然后被挂起,让其他进程有机会执行。在代码中,`RR_scheduling`函数处理这种情况,`flag_time`字段用于跟踪进程是否已完成。当一个进程的服务时间超过时间片时,它会被重新插入队列等待下一次执行。 4. 最高优先级非抢占式(Priority, non-preemptive): 在这种调度策略中,具有更高优先级的进程会先于低优先级进程执行,但一旦分配了CPU,即使有更高优先级的进程到达,当前进程也不会被抢占。`Pri_scheduling`函数处理优先级调度,但因为是非抢占式,所以可能会出现饿死现象,即某些低优先级进程永远无法得到执行。 在`main`函数中,首先通过`read_information()`函数读取进程信息,然后依次应用四种调度策略进行计算和输出结果。每个进程节点包含进程名、服务时间、到达时间、优先级以及与各种调度算法相关的附加信息。 总结来说,这段代码提供了对四种基本调度策略的模拟实现,帮助理解它们的工作原理和性能差异。在实际操作系统中,调度器通常会结合多种策略以达到更好的系统性能和响应性。
2013-04-11 上传
1. 实验目的 调度的实质是操作系统按照某种预定的策略来分配资源。进程调度的目的是分配CPU资源。由于进程调度程序执行的频率很高,因此调度算法的好坏直接影响到操作系统的性能。本实验的目的是编程模拟实现几种常用的进程调度算法,通过对几组进程分别使用不同的调度算法,计算进程的平均周转时间和平均带权周转时间,比较各种算法的性能优劣。 2. 实验原理 [1]. 进程调度算法描述 进程调度算法包括先来先服务调度算法、最短作业时间优先(抢占式和非抢占式)、最高响应比调度算法4种。(每个人必须做FCFS,然后在后面的三种中任选一种,即每个人必须做2种调度算法的模拟。) [2]. 衡量算法性能的参数 计算进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 3. 实验内容 (1)编程实现本实验的程序,要求: [1]. 建立进程的进程控制块,进程控制块至少包括: a) 进程名称; b) 进程需要执行时间; c) 进入就绪队列时间; d) 进程执行开始时间 e) 进程执行结束时间 [2]. 编程实现调度算法。 [3]. 进程及相关信息的输入。这些信息可以直接从键盘上输入,也可以从文件读取。 [4]. 时间片与时间流逝的模拟。本实验需要对算法的执行计时,程序应该提供计算时间的方法。一种最简单的方法是使用键盘,比如每敲一次空格代表一个时间片的流逝。另一种方法是使用系统时钟。 [5]. 一组进程序列执行完毕,打印出结果信息。程序需要计算出每个进程的开始执行时间、结束时间、周转时间和带权周转时间,并为整个进程序列计算平均周转时间和平均带权周转时间。程序将计算结果按一定的格式显示在计算机屏幕上或输出到文件中。打印出进程调度顺序图。 [6]. 实现数据在磁盘文件上的存取功能。 (2)对下列就绪进程序列分别使用上面的几种算法进行调度,计算每种算法下的平均周转时间和平均带权周转时间。 进程号 到达时间 要求执行时间 0 0 1 1 1 35 2 2 10 3 3 5 4 6 9 5 7 21 6 9 35 7 11 23 8 12 42 9 13 1 10 14 7 11 20 5 12 23 3 13 24 22 14 25 31