操作系统调度策略分析：短作业优先与轮转法

"操作系统练习" 操作系统是计算机系统的核心组成部分，它管理着硬件资源并提供服务给用户及应用程序。在这个操作系统练习中，我们将探讨两个关键的概念：进程与线程（Process and Thread）以及调度算法（Scheduling）。 首先，我们来看进程与线程。进程是执行中的程序实例，每个进程都有自己的内存空间和系统资源。线程是进程内的执行单元，它们共享进程的资源，但有自己的栈空间和程序计数器。在多线程环境中，一个进程可以有多个并发执行的线程，从而提高处理器的利用率。 1. 调度 - **短作业优先（SJF, Shortest Job First）**：是一种非抢占式调度算法，总是选择当前就绪队列中预计运行时间最短的进程进行执行。在给定的例题中，Process1 和 Process2 的工作和I/O操作交替进行。在SJF算法下，Process1会先执行，因为它在12个时间单位后完成，而Process2则会在Process1完成后再开始执行。 - **轮转（Round Robin, RR）**：是一种时间片轮转的抢占式调度算法，每个进程在分配的时间片（如4个时间单位）内执行，然后被放到就绪队列末尾。对于Process1和Process2，每个I/O操作后，进程都会被重新调度。计算两者的完成时间需要考虑I/O操作对时间的影响和时间片的划分。 2. 多级反馈队列调度（Multi-Level Feedback Queue） - 在这个例子中，系统有三个级别的调度队列，第一级的量子（时间片）为8ms，第二级为16ms，第三级采用先来先服务（FCFS）策略。当多个工作在时间0同时到达时，它们会被按照一定的顺序分配到这些队列中。我们需要画出Gantt图来展示各个任务的执行顺序，并计算平均等待时间和周转时间。周转时间是指从进程提交到完成所经历的时间，而等待时间则是周转时间减去执行时间。 为了计算这些值，我们需要跟踪每个进程在各个队列中的时间，并确保在达到当前队列的时间片后将进程移动到下一个队列。平均等待时间和周转时间是所有进程周转时间或等待时间之和除以进程总数。 这个练习旨在帮助理解操作系统如何管理和调度资源，特别是在面对多任务时如何优化系统性能。通过分析不同的调度算法，我们可以看到它们如何影响系统效率，例如平衡响应时间与公平性，以及如何通过多级反馈队列来适应不同需求的工作负载。理解这些概念对于操作系统的设计和优化至关重要。