短作业优先的作业调度_操作系统课程设计报告书.doc

《短作业优先的作业调度：操作系统课程设计报告》 作业调度是操作系统中至关重要的一部分，它负责管理和优化系统资源的分配，以确保多个用户作业能够高效地执行。短作业优先（Shortest Job First, SJF）调度算法是其中一种常用且有效的策略，其目标在于最小化作业的平均周转时间，从而提高系统整体的效率。本报告旨在深入探讨SJF调度算法的原理、实现以及在批处理系统中的应用。 作业调度的目标是为等待执行的作业分配处理器资源，以便它们能够尽快完成。对于批处理系统，用户提交的是一组作业，而非单个命令，因此作业调度尤为关键。SJF算法的核心思想是优先选择预计执行时间最短的作业进行执行，这是因为较短的作业执行完毕后可以更快地释放资源，为后续作业腾出执行空间。 作业控制块（Job Control Block, JCB）是操作系统中用于记录作业状态和属性的数据结构。每个进入系统的作业都会有一个对应的JCB，其中包含了作业的基本信息，如作业名称、所需资源、预计执行时间、进入系统的时间、在内存中的位置以及指向下一个JCB的指针等。JCB是操作系统调度作业的基础，通过这些信息，调度器可以准确判断作业的优先级并做出决策。 在SJF算法中，所有等待调度的作业会被组织到一个后备队列中。当需要调度新的作业时，系统会遍历后备队列，根据JCB中的预计执行时间来选择最短的作业。这种策略可以显著减少平均周转时间，但也会引发一些问题，比如长作业可能会被无限期地延迟，这被称为“饥饿”现象。为了解决这个问题，可以采用预判式SJF或者抢占式SJF，前者考虑未来的到达时间，后者允许已经运行的作业被更短的作业抢占。 在实际的系统设计中，除了考虑调度算法本身，还需要考虑其他因素，比如I/O操作、多道程序设计和资源限制。例如，一个作业可能在执行过程中需要进行大量的I/O操作，此时其CPU利用率较低，选择这样的作业可能不会有效地利用处理器。此外，系统还需要确保公平性，避免长时间运行的作业对系统性能造成不利影响。 总结而言，短作业优先的调度策略是优化批处理系统性能的有效手段，通过优先考虑执行时间短的作业，可以降低平均周转时间。然而，单纯依赖SJF可能会导致长作业的饥饿问题，因此在实际应用中通常需要结合其他策略，如优先级调度或时间片轮转，以达到更好的系统平衡和性能。通过深入理解作业调度的原理和实践，我们可以更好地设计和优化操作系统，满足不同场景下的需求。