操作系统实验 进程调度设计与实现

操作系统实验中的“进程调度设计与实现”是一项重要的实践任务，旨在让学生深入理解和掌握操作系统核心组件之一——进程调度的工作原理。在这个实验中，学生需要使用C、PASCAL或C++等编程语言，结合多级反馈队列调度算法来模拟实际操作系统中的进程管理。 实验要求综合应用一系列知识点，包括邻接表、布尔数组、非阻塞输入、图形用户界面GUI、进程控制块（PCB）、进程状态转换以及多级反馈队列进程调度算法。邻接表用于表示不同优先级的就绪队列，布尔数组则用来跟踪进程标识符的分配状态。非阻塞输入允许程序在等待用户输入时仍能继续其他操作。图形用户界面GUI使得交互过程更加直观。进程控制块PCB包含了进程的关键信息，如进程ID、状态、优先级、队列指针和生命周期。进程状态在“就绪”和“运行”之间转换，而优先级和生命周期则影响着进程调度的决策。 实验的具体步骤包括： 1. 使用C/C++编写关键代码，以实现进程调度的核心逻辑，而GUI界面可以使用其他语言如Python或Java实现。 2. 实现多级反馈队列调度算法，该算法根据进程的优先级和执行时间片进行调度，优先级高的进程优先执行。 3. 每个进程都有一个PCB，其中包含进程ID、状态、优先级、队列指针和生命周期。进程ID是1到100的唯一整数，通过布尔数组来管理分配情况。 4. 初始状态，创建一个包含50个就绪队列的邻接表，每个队列代表一个优先级。 5. 动态创建进程，通过按下Ctrl+F键模拟用户提交任务，新进程加入就绪队列。 6. 进程调度循环中，选择优先级最高的就绪进程，执行一个时间片后，优先级减半，生命周期减一。若生命周期不为0，进程回到就绪状态；否则，进程结束，PCB撤销。 7. 通过图形用户界面展示进程状态，用户可以通过Ctrl+Q退出调度循环。 在详细设计部分，实验要求创建进程函数检查是否有空闲的进程号，如果有，则创建新的进程并插入到相应的就绪队列。进程调度函数从邻接表中选择最高优先级的进程，模拟执行并更新其状态。数据结构包括PCB结构体，存储了进程的基本信息，并提供了赋值运算符重载以方便操作。 通过这个实验，学生不仅能加深对操作系统进程调度的理解，还能提高编程和系统设计能力，为未来深入学习操作系统原理和开发奠定基础。