操作系统进程调度算法详解

操作系统-模拟进程调度算法 本文档报告了操作系统中进程调度算法的模拟，涵盖了 FCFS 算法、短作业优先算法、高响应比优先算法和时间片轮转算法等多种算法。 一、核心算法思想 在操作系统中，进程调度算法是指操作系统中将系统资源分配给多个进程的算法。这些算法的设计目的是为了提高系统的吞吐量、减少平均等待时间、提高系统的响应速度等。 1. 先来先服务调度算法（FCFS） 先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可以用于作业调度，也可用于进程调度。在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将他们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用 FCFS 算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS 算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。 2. 短作业优先调度算法（SJF） 短作业优先调度算法是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F 调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 3. 高响应比优先调度算法 高响应比优先调度算法是指对每个作业引入动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率 a 提高。该优先权的变化规律可描述为：优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间。该算法可以实现先来先服务，且可以避免长作业的饥饿问题。 4. 时间片轮转算法 时间片轮转算法是指系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把 CPU 分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当进程执行完毕或达到时间片时，系统将 CPU 重新分配给下一个就绪进程。该算法可以避免进程的饥饿问题，且可以提高系统的响应速度。 操作系统中的进程调度算法有多种，每种算法都有其优缺点，选择合适的算法取决于系统的具体需求和应用场景。