进程管理实验

### 进程管理实验知识点详解 #### 一、实验背景及目标 本实验旨在通过模拟时间片轮转调度算法(Round Robin Scheduling Algorithm)，加深学生对操作系统中进程管理和调度机制的理解。时间片轮转调度是一种典型的CPU调度算法，它将所有就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，并分配给每个进程一个时间片，在时间片内让进程执行，当时间片用完后，即使进程还没有完成其任务也会被强制切换到等待队列中。 #### 二、核心知识点 ##### 1. 时间片轮转调度算法 时间片轮转调度算法的核心思想是为每个进程分配一个固定的时间片，一旦进程在该时间内无法完成任务，则会被中断并放入等待队列的末尾，而下一个进程则被调度执行。这样可以保证每个进程都有机会得到CPU时间，避免了饥饿现象的发生。 ##### 2. 数据结构设计 在本次实验中，为了实现进程的管理和调度，需要设计合适的数据结构来存储进程的信息。具体的数据结构如下： ```c typedef struct pcb { char pname[N]; /* 进程名 */ int runtime; /* 服务时间 */ int arrivetime; /* 到达时间 */ char state; /* 进程状态 */ struct pcb *next; /* 联接指针 */ } PCB; ``` 其中`N`是进程名称的最大长度，`PCB`结构体包含了进程的名称、服务时间、到达时间、状态等信息。此外，还需要设计一个队列结构来存储这些进程控制块。 ```c typedef struct { PCB *front, *rear; /* 分别指向队头和队尾 */ } queue; ``` ##### 3. 实验步骤 - **初始化队列**：首先创建一个空的队列用于存放进程控制块。 - **输入进程信息**：根据实验要求，需要输入五个进程的名称、到达时间和估计运行时间。 - **实现调度算法**：按照时间片轮转算法的规则，循环遍历队列中的进程，为每个进程分配固定的时间片进行执行。 - **输出结果**：包括运行过程中各个时刻的进程状态以及最终的平均周转时间和带权平均周转时间。 ##### 4. 平均周转时间和带权平均周转时间 - **平均周转时间**：是指所有进程从提交到完成的总时间除以进程总数。 - **带权平均周转时间**：是指所有进程的周转时间除以其服务时间的总和。 公式如下： \[ \text{平均周转时间} = \frac{\sum(\text{完成时间} - \text{到达时间})}{\text{进程数量}} \] \[ \text{带权平均周转时间} = \frac{\sum(\text{完成时间} - \text{到达时间})}{\sum\text{服务时间}} \] #### 三、实验过程 1. **初始化队列**：使用`init()`函数初始化队列。 2. **创建进程队列**：使用`creat()`函数根据用户输入创建进程队列。 3. **进程入队**：使用`append()`函数将进程添加到队列中。 4. **检查队列是否为空**：使用`empty()`函数判断队列是否为空。 5. **输出队列**：使用`print()`函数打印出当前队列中的进程信息。 6. **时间片轮转调度**：实现调度逻辑，更新进程的状态并记录关键数据以便计算周转时间。 #### 四、总结与反思 通过本次实验，我们不仅掌握了时间片轮转调度算法的具体实现方法，还学会了如何设计合适的数据结构来辅助实现调度策略。此外，通过对实验结果的分析，我们可以了解到不同时间片大小对系统性能的影响，这有助于我们在实际应用中选择最优的时间片大小，提高系统的整体效率。同时，本实验也让我们意识到了理论与实践相结合的重要性，对于深入理解操作系统原理具有重要意义。