操作系统中的CPU调度是确保系统资源公平分配和高效运行的关键机制。在这个实验中,我们将探讨两种基本的调度算法:先入先出(FCFS)和时间片轮转(RR)。这两个算法都是为了决定哪个进程应该获得CPU执行权以及何时切换到下一个进程。 **先入先出(FCFS)调度算法**: FCFS是最简单的调度算法,按照进程到达的顺序进行服务。当一个进程被创建并准备好执行时,它会被放置在一个队列中,等待CPU资源。一旦当前运行的进程完成或者由于I/O操作进入等待状态,下一个在队列中最先到达的进程将获得CPU。在这个实验中,FCFS算法通过迭代进程链表并执行完每个进程来实现,直到没有未完成的进程为止。 **时间片轮转(RR)调度算法**: 时间片轮转是一种更复杂的算法,用于处理多个并发的进程。在这种算法中,每个进程被分配一个固定的时间片(通常是很小的一段时间,例如几十毫秒)。当进程开始执行,它有时间片长度的时间来执行,然后被强制暂停,即使它还没有完成。这个时间片结束后,CPU将转到队列中的下一个进程,如此循环。在这个实验中,RR算法维护了一个运行时间和总时间的计数器,以确定是否已达到时间片限制,并在进程完成或超时时将其从链表中移除。 **PCB(进程控制块)**: PCB是操作系统中用来记录和管理进程状态的数据结构。在这个实验中,PCB类包含了以下关键信息: 1. **编号**:标识进程的唯一数字。 2. **优先级**:决定进程获取CPU执行权的顺序。 3. **已经运行的时间**:记录进程实际运行的时间。 4. **将要运行的时间**:进程总执行时间,对系统隐藏。 5. **状态**:进程的状态,包括等待、就绪、运行和终止。 实验要求用C++实现这些算法,并通过用户输入的进程参数(如进程号、优先级)来创建进程。实验环境中使用Windows XP和Visual C++ 6.0,通过类实现PCB,并在`CPU_Scheduling.cpp`的`main()`函数中运行调度算法。 实验中还涉及到线程同步问题,因为有两个线程(调度算法和进程链表管理)可能同时访问和修改`plist`。为了解决这个问题,实验使用了互斥量(Mutex)来确保在任何时候只有一个线程能够修改`plist`。 在实际操作系统的CPU调度中,除了FCFS和RR之外,还有许多其他算法,如优先级调度、多级反馈队列等。这些算法的目的是优化响应时间、周转时间、平均等待时间和系统吞吐量,以适应不同类型的系统和应用需求。通过这样的实验,学生可以更好地理解这些调度策略如何影响系统的性能和行为。
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