NYU CSIC-UA 202操作系统实验：模拟四种调度算法

资源摘要信息:"schedulelab：在OS中模拟FCFS，RR，SJF，HPRN调度算法" 操作系统（OS）中的进程调度是计算机科学中的一个核心概念，它决定了在多任务操作系统中，进程如何以及何时被分配给CPU来执行。NYU CSIC-UA 202的"Operating Systems"课程提供了一个实验练习，即"schedulelab"，它允许学生在操作系统层面上模拟和理解不同的调度算法。以下是对于实现的四种调度算法的详细介绍和它们的特点： 1. FCFS（First Come First Serve，先来先服务）算法 FCFS是最简单的一种进程调度算法。顾名思义，它按照进程到达的顺序进行服务。第一个到达的进程首先获得服务，然后是第二个，依此类推。这种方法简单直观，但是它可能会导致较短的进程等待较长的进程，从而产生所谓的“饥饿”现象。此外，FCFS也容易产生“长进程聚集”（Convoy Effect），即一个长进程后面跟随一系列短进程，使得短进程必须等待长进程完成才能获得服务。 2. RR（Round Robin，轮转调度）算法 RR调度算法也称为时间片轮转，它将所有就绪进程按照FCFS顺序排成一个队列。在时间片（也称为时间量子）到达后，如果没有执行完的进程则会被放到队列的末尾。这种方法可以保证每个进程在一定时间后都有机会得到CPU时间，从而避免了饥饿问题。但是，时间片的大小选择对调度性能有很大影响，太大则失去了轮转的意义，太小则会增加上下文切换的开销。 3. SJF（Shortest Job First，最短作业优先）算法 SJF算法是一种选择性调度算法，它选择就绪队列中预计执行时间最短的进程进行服务。这种算法可以最小化平均等待时间和平均周转时间。但是，它也可能会导致长进程饥饿，因为长进程可能会因为不断的短进程插入而永远得不到执行。SJF有两种形式，一种是非抢占式的（即一旦开始执行，就要执行完），另一种是抢占式的，又称为最短剩余时间优先（SRTF）。 4. HPRN（Highest Penalty Ratio Next，最高惩罚比率优先）算法 HPRN算法是一种更复杂的调度策略，它基于进程的等待时间与预期运行时间之间的比率来选择下一个要执行的进程。通常，算法会选择具有最大惩罚比率的进程执行。惩罚比率通常定义为进程的等待时间除以其预期运行时间，这样可以优先让等待时间长而运行时间短的进程获得执行。这种策略可以减少整体的平均等待时间，但需要复杂的计算来确定每个进程的惩罚比率。 为了执行schedulelab程序，需要安装Python 3环境，而且不依赖于外部库。可以使用命令行工具下载存储库中的样本输入文件。脚本glb.py定义了程序的全局变量，用户可能需要修改的是随机数文件的位置。如果已下载或克隆了整个存储库，则随机数文件应位于根目录中。 通过实际操作和分析这些不同调度算法的实验练习，学生能够更好地理解操作系统中的进程调度机制及其对系统性能的影响。此外，这也为学生提供了一个实用的平台，通过编码和实验来观察和分析不同调度策略如何在实际操作系统中得到应用。 标签中提到的"scheduling"指的就是操作系统中的进程调度，"operating-system"指的是操作系统本身，"scheduling-algorithms"则强调了调度算法这一主题，而"OperatingsystemPython"则表明了使用Python语言来实现这些算法。最后，压缩包子文件的文件名称列表中的"schedulinglab-master"表明了这可能是一个版本控制（如Git）中的主分支文件列表。