操作系统进程调度算法模拟

设计要求 1）．用语言来实现对n个进程采用不同调度算法的进程调度。 2）．每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述，包括以下字段： （1）进程优先数ID，其中0为闲逛进程，用户进程的标识数为1，2，3…。 （2）进程优先级Priority，闲逛进程（idle）的优先级为0，用户进程的优先级大于0，且随机产生，优先数越大，优先级越高。 （3）进程占用的CPU时间CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4。 （4）进程总共需要运行时间Alltime，利用随机函数产生。 （5）进程状态，0：就绪态；1：运行态；2：阻塞态。 （6）队列指针next，用来将多个进程控制块PCB链接为队列。 3）．优先数改变的原则 （1）进程在就绪队列中每呆一个时间片，优先数增加1。 （2）进程每运行一个时间片，优先数减3。 4）．在调度前，系统中拥有的进程数PCB_number由键盘输入，经初始化后，所有的进程控制块PCB链接成就绪队列。 操作系统中的进程调度是管理计算机资源的关键部分，它决定了哪些进程可以获得CPU执行权以及何时执行。在本模拟项目中，我们关注的是如何通过编程实现几种不同的调度算法，包括非抢占式和抢占式策略。 我们需要了解进程控制块（PCB，Process Control Block），它是操作系统中记录进程状态和信息的数据结构。在模拟中，PCB包含以下几个关键字段： 1. **进程优先数ID**：标识进程，0代表闲逛进程，用户进程ID从1开始递增。 2. **进程优先级Priority**：优先级越高，进程被调度的可能性越大。闲逛进程优先级为0，用户进程的优先级随机生成且大于0。 3. **CPU时间CPUtime**：每次进程运行，此值加4，用于记录CPU使用情况。 4. **进程总共需要运行时间Alltime**：通过随机函数生成，表示进程完成所需总时间。 5. **进程状态Status**：包括就绪态（0）、运行态（1）和阻塞态（2）。 6. **队列指针next**：用于将PCB链表化，便于进程调度操作。 调度算法的实现分为几个主要模块： **1. 进程生成模块**： 该模块负责创建新的进程，赋予其ID、Priority、CPUTime、ALLTime和Status，并按链表结构组织。随机函数用于生成优先级和ALLTime，新进程插入链表末尾。 **2. 先来先服务（FCFS，First-Come First-Served）模块**： 这种算法简单直观，按照进程到达的顺序依次执行。遍历链表，一旦有进程，就执行并更新其状态，直至所有进程执行完毕。 **3. 最短作业优先（SJF，Shortest Job First）调度模块**： 在这种策略下，优先执行需要运行时间最短的进程。在模拟中，首先找到剩余运行时间最短的进程执行，重复此过程直到所有进程完成。这有助于减少平均等待时间，提高系统效率。 此外，还需要考虑优先级的动态变化规则： - **优先数改变原则**： - 进程在就绪队列中每等待一个时间片，优先数加1。 - 进程每运行一个时间片，优先数减3。 这个规则意味着长时间等待的进程优先级会逐渐提高，而正在运行的进程优先级会降低，这是为了平衡响应时间和周转时间。 总结来说，这个模拟项目旨在通过编程实现进程调度的逻辑，包括基于FCFS和SJF策略的非抢占式调度。通过对这些基本调度算法的模拟，可以深入理解它们的工作原理以及它们如何影响系统的性能。这样的练习对于学习操作系统和并发编程至关重要，因为它们提供了实践经验，帮助开发者更好地理解和优化进程调度策略。