操作系统的多级反馈队列进程调度实现

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"这篇文档是关于操作系统实验的,主题聚焦于进程调度的设计与实现,特别是多级反馈队列进程调度算法。实验目的是通过编程实践来深入理解进程调度过程和算法,使用C++语言和MFC库实现可视化界面。实验包含了问题描述、算法实现、结果分析以及个人心得体会。" 在操作系统中,进程调度是核心功能之一,它负责决定哪个进程应当获得CPU执行权。在本实验中,重点是多级反馈队列(Multi-Level Feedback Queue, MLFQ)调度算法。MLFQ是一种兼顾响应时间和系统吞吐量的策略,它将所有待调度的进程放入多个优先级队列,每个队列有各自的调度策略。通常,新创建的进程会被放在最高优先级队列,如果在一定时间内未能完成,则降入下一个队列,等待更长时间的执行机会。 实验任务要求学生使用C++编程,实现MLFQ算法。这包括进程控制块(Process Control Block, PCB)的管理,进程状态的转换(如新建、就绪、运行、等待和终止),以及非阻塞输入处理。在程序中,进程随机生成并根据算法被调度执行。同时,实验还包括一个图形用户界面(GUI)的开发,以便用户交互和观察进程调度过程。 在算法实现的关键点上,要注意如何模拟进程的创建、选择和调度。进程的创建通常涉及分配PID,设置初始状态和优先级等。调度器则需要能够根据优先级队列的规则选择下一个执行的进程,并在适当的时候调整进程的优先级。 实验结果部分,展示了程序的运行情况,包括进程的创建、调度以及用户交互功能,如创建新进程(Ctrl+F)和退出程序(Ctrl+Q)的响应。实验分析部分,学生反思了编程过程中遇到的问题,如MFC库的使用不熟悉,以及算法设计的挑战。这表明实验不仅提升了学生的编程技能,还加深了他们对操作系统原理的理解。 实验者的自我评价强调了在编写和调试程序过程中遇到的困难,尤其是算法设计和MFC的运用,但同时也表达了通过实验获得的成就感,并对未来技术提升寄予期望,希望能进一步精通编程技术,特别是在MFC方面的应用。 这个实验是操作系统教学的重要环节,它将理论知识与实际操作相结合,有助于学生全面理解和掌握进程调度的复杂性和重要性。
2011-10-21 上传
一、实验名称 进程调度的设计与实现 二、实验目的 1、 综合应用下列知识点设计并实现操作系统的进程调度:邻接表,布尔数组,非阻塞输入,图形用户界面GUI,进程控制块,进程状态转换,多级反馈队列进程调度算法。 2、 加深理解操作系统进程调度的过程。 3、 加深理解多级反馈队列进程调度算法。 三、实验内容与主要设计思想 1、 采用一种熟悉的语言,如C、PASCAL或C++等,编制程序。 2、 采用多级反馈队列调度算法进行进程调度。 3、 每个进程对应一个PCB。在PCB中包括进程标识符pid、进程的状态标识status、进程优先级priority、进程的队列指针next和表示进程生命周期的数据项life(在实际系统中不包括该项)。 4、 创建进程时即创建一个PCB,各个进程的pid都是唯一的,pid是在1到100范围内的一个整数。可以创建一个下标为1到100的布尔数组,“真”表示下标对应的进程标识号是空闲的,“假”表示下标对应的进程标识号已分配给某个进程。 5、 进程状态status的取值为“就绪ready”或“运行run”,刚创建时,状态为“ready”。被进程调度程序选中后变为“run”。 6、 进程优先级priority是0到49范围内的一个随机整数。 7、 进程生命周期life是1到5范围内的一个随机整数。 8、 初始化时,创建一个邻接表,包含50个就绪队列,各就绪队列的进程优先级priority分别是0到49。 9、 为了模拟用户动态提交任务的过程,要求动态创建进程。进入进程调度循环后,每次按ctrl+f即动态创建一个进程,然后将该PCB插入就绪队列中。按ctrl+q退出进程调度循环。 10、 在进程调度循环中,每次选择优先级最大的就绪进程来执行。将其状态从就绪变为运行,通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程,然后优先级减半,生命周期减一。设计图形用户界面GUI,在窗口中显示该进程和其他所有进程的PCB内容。如果将该运行进程的生命周期不为0,则重新把它变为就绪状态,插入就绪队列中;否则该进程执行完成,撤消其PCB。以上为一次进程调度循环。