操作系统实验报告 作业调度

操作系统实验报告——作业调度 在计算机系统中，操作系统（OS）是管理硬件资源并提供服务以协调各种软件运行的核心组件。其中，作业调度是操作系统核心功能之一，它负责决定哪些进程应当获得CPU执行权，以及它们的执行顺序。本实验报告将深入探讨作业调度的概念、流程、策略以及其实验结果分析。 一、作业调度概念 作业调度是指从大量的后备作业队列中，根据一定的策略选择一个或多个作业，将它们调入内存，并创建相应的进程，以便在就绪队列中等待执行。作业调度的目标通常是最大化系统吞吐量、缩短平均周转时间、降低响应时间，以及确保公平性，满足不同类型的用户需求。 二、作业调度流程 1. 用户提交作业：用户通过终端或者网络向系统提交作业，作业被保存到外存的作业后备队列。 2. 选择调度算法：操作系统内核根据预设的调度策略，如FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、优先级调度、多级反馈队列等，选择合适的作业进入内存。 3. 创建进程：选中的作业被载入内存，转换为进程，分配必要的资源，如内存空间、打开文件等。 4. 进程就绪：进程被放入就绪队列，等待CPU执行。 5. 执行与切换：CPU按照调度算法选择就绪队列中的进程执行，当进程完成或被阻塞时，操作系统进行上下文切换，选择下一个进程继续执行。 三、作业调度策略 1. FCFS（先来先服务）：按照作业到达的先后顺序进行调度，简单公平，但可能导致短作业等待时间过长。 2. SJF（短作业优先）：优先选择预计运行时间最短的作业，能有效减少平均周转时间，但可能造成长作业无限期等待。 3. 优先级调度：每个作业都有一个优先级，优先级高的作业优先执行，可避免短作业优先的饥饿问题，但需处理优先级反转和优先级继承问题。 4. 多级反馈队列：设置多个队列，每个队列采用不同的调度算法，作业按优先级分配到不同队列，提高系统响应时间。 四、实验结果分析 在实验中，我们模拟了各种调度策略对一组作业的处理过程，收集了诸如周转时间、响应时间、CPU利用率等指标。通过对比不同调度算法下的实验数据，可以发现： - FCFS策略在平均等待时间上表现得较为公平，但响应时间较长，适合对实时性要求不高的环境。 - SJF策略在减少平均周转时间上效果显著，但可能导致某些长作业等待时间过长。 - 优先级调度能够平衡短作业和长作业的执行，但需要合理设置优先级避免饥饿现象。 - 多级反馈队列策略在兼顾响应时间和吞吐量方面表现出色，适应性强，是现代操作系统常用的调度方法。 通过对这些实验结果的深入分析，我们可以更深刻地理解各种调度策略的优缺点，为实际操作系统设计和优化提供理论依据。 总结，作业调度是操作系统中至关重要的一环，它决定了系统性能和用户满意度。通过实验，我们不仅能掌握作业调度的基本原理，还能通过实际操作和数据分析，培养解决问题和优化系统的能力。