2.2_4_调度算法：先来先服务、最短作业优先、最高响应比优先1

在操作系统中，调度算法是核心组件之一，它决定了如何有效地分配系统资源，如CPU时间，以满足多个任务的需求。本节将探讨三种常见的调度算法：先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)以及最高响应比优先(HRRN)。 **先来先服务(FCFS)** FCFS算法是最简单的调度策略，它的核心思想是按照任务或进程的到达顺序进行服务。无论是作业调度还是进程调度，FCFS都遵循这个规则。在作业调度中，它会先执行最早进入后备队列的作业；在进程调度中，它会先执行最早进入就绪队列的进程。FCFS是一种非抢占式算法，即一旦一个进程开始执行，就不会被其他进程打断，直到该进程完成。 FCFS的主要优点在于其简单性和公平性。每个任务都按照其到达的顺序得到服务，避免了优先级反转问题。然而，这种算法对短任务不友好，因为它们可能会被长时间运行的任务阻塞，导致较大的等待时间和带权周转时间。尽管如此，FCFS不会导致饥饿现象，因为所有任务最终都会得到服务。 **最短作业优先(SJF)** SJF算法的目标是优化系统的平均等待时间，它优先选择运行时间最短的任务。在非抢占式版本中，一旦任务开始执行，就会一直运行到结束。在进程调度中，这被称为短进程优先(SPF)。对于作业调度，SJF同样会优先处理运行时间最短的作业。然而，SJF的抢占式变体SRTN（最短剩余时间优先）会在新到达的任务比当前正在执行的任务更短时中断当前任务。 SJF通常能提供较低的平均等待时间和带权周转时间，因为它优先处理短任务。然而，如果长任务频繁到达，短任务可能会无限期地等待，导致饥饿问题。此外，SJF在实际应用中面临一个问题：预测任务的准确运行时间可能很困难。 **最高响应比优先(HRRN)** HRRN算法试图结合FCFS的公平性和SJF的效率，通过考虑等待时间和运行时间来计算响应比。响应比是等待时间与服务时间的比值，加上1，以确保没有任务的响应比为零。在每次调度时，HRRN会选择响应比最高的任务。这种方法旨在防止短任务被长时间等待的任务挤压，同时保持一定的公平性。 总结这三种调度算法，每种都有其优缺点。FCFS简单但可能导致短任务等待时间过长；SJF和HRRN更关注效率，但可能引发饥饿问题。在实际操作系统设计中，通常会根据系统需求和应用场景选择合适的调度策略，或者采用混合策略以平衡效率和公平性。