实验报告——进程调度算法模拟
一、实验背景与目的
操作系统是计算机系统的核心部分，它负责管理和控制硬件资源，提供给用户和应用程序一个友好的接口。在操作系统中，进程调度是核心功能之一，用于决定哪个进程应该获得CPU的执行权。通过本次进程调度算法模拟实验，我们的主要目的是深入理解各种调度算法的工作原理，包括先来先服务（FCFS）、短进程优先（SPF）、优先级调度（PR）和最早截止时间优先（EDF）这四种基本的调度策略。
二、实验知识点详解
1. 先来先服务（FCFS）调度算法：
FCFS是最简单的调度算法，按照进程到达的先后顺序进行分配。这种算法易于实现，但可能导致短进程等待时间过长，不利于系统效率。
2. 短进程优先（SPF）调度算法：
SPF算法优先选择运行时间最短的进程，可以有效缩短平均周转时间，提高系统吞吐量。但在实时系统中，可能会导致长进程无限期等待，因此需注意防止饥饿现象。
3. 优先级调度（PR）算法：
PR算法根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程优先得到CPU。可以分为静态优先级和动态优先级两种，前者在进程创建时确定，后者会随时间变化。需要注意的是，若不采用优先级反转防止机制，可能会出现优先级倒置问题。
4. 最早截止时间优先（EDF）调度算法：
EDF算法适用于实时系统，优先选择最早截止时间最早的进程，确保关键任务的完成。它需要准确估计每个任务的执行时间和截止时间，以避免错过紧迫任务的执行。
三、实验内容与流程
实验中，我们需要编写一个程序来模拟上述四种调度算法。程序启动后，用户可以选择想要模拟的调度算法。然后，输入各个进程的详细信息，如进程ID、到达时间、执行时间、优先级等。程序会根据选定的算法计算出调度顺序，并在屏幕上展示。同时，程序还会计算并显示每个进程的周转时间、带权周转时间等性能指标。
四、实验要求与实现
实验要求在程序界面上清晰地显示学生的学号和姓名，并对关键代码进行注释，以便于理解和维护。编程语言可以根据个人喜好和熟悉程度选择，例如C、C++、Python或Java等。
五、实验代码结构
通常，程序结构应包括数据结构（如进程结构体）定义、调度算法实现、输入输出处理、调度顺序计算和性能指标的计算等功能模块。每部分都需要有清晰的注释，解释代码的功能和逻辑。
六、实验结果分析
实验结果部分应包含程序运行时的截图，展示调度过程和结果。同时，对比不同调度算法下的性能指标，分析各种算法的优缺点。
七、实验总结
在实验总结中，我们需要回顾实验过程，讨论各种调度算法在实际应用中的适用场景，分析它们的性能差异，并提出可能的改进措施。此外，还可以分享在实验过程中遇到的问题、解决方法以及对操作系统的进一步认识。
通过本次实验，我们不仅提升了编程能力，还深化了对操作系统中进程调度的理解，为后续的学习和研究奠定了坚实的基础。
