【先进先出优先权时间片轮转调度算法】是操作系统中用于进程管理的重要策略,主要目的是有效、公平地分配CPU资源。本实验旨在通过编程模拟实现三种常见的调度算法:先来先服务(FCFS)、优先权调度和时间片轮转,并通过计算平均周转时间和平均带权周转时间来评估它们的性能。
1. **先来先服务(FCFS)调度算法**:
FCFS算法是最简单的调度策略,遵循“先来先服务”原则,即按照进程到达就绪队列的顺序分配CPU。这种算法实现简单,但可能导致短进程等待时间过长,从而影响系统响应时间。
2. **优先权调度算法**:
优先权调度算法根据进程的优先级进行调度。高优先级的进程将优先获得CPU。分为抢占式和非抢占式,前者允许高优先级的进程中断当前运行的低优先级进程,后者则不允许。动态优先权调度则允许进程优先级随时间变化,这增加了调度的灵活性,但实现起来较为复杂。
3. **时间片轮转调度算法**:
时间片轮转算法主要用于实时系统和交互式系统,保证了每个进程都能在一定时间内获得CPU执行。所有就绪进程按FCFS原则排队,每次分配一个时间片(如10ms),执行结束后若未完成,再将其移至队尾继续等待。该算法可以提高响应时间,但可能导致CPU切换开销增加。
衡量调度算法性能的参数主要有:
1. **平均周转时间**:所有进程从提交到完成的总时间除以进程数量。
2. **平均带权周转时间**:平均周转时间除以进程执行时间,反映平均等待比例。
实验内容要求:
a. 设计进程控制块(PCB),包含进程名称、执行时间、进入就绪队列时间等信息。
b. 实现FCFS、优先权和时间片轮转算法。
c. 输入进程及其信息,可以从键盘或文件读取。
d. 模拟时间流逝,可以使用键盘事件或定时器消息。
e. 输出结果,包括每个进程的执行时间、周转时间和带权周转时间,以及整体平均值。
f. 支持数据的磁盘文件存取。
实验通过不同进程组合,使用上述算法进行调度,对比平均周转时间和平均带权周转时间,以评估不同算法在不同场景下的表现。实验程序提供了一个用户界面,用户可以观察并分析调度结果。
这三种调度算法各有优缺点,适用于不同的操作系统环境。FCFS简单但可能导致长等待;优先权调度考虑了进程的重要性,但可能引发饥饿问题;时间片轮转则兼顾响应时间和公平性,但增加了上下文切换开销。通过实验,我们可以更深入地理解这些算法的运作机制和适用场景,为实际操作系统设计提供理论基础。