先来先服务+响应比算法

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先来先服务，短作业优先，高响应比进程调度算法的实现

先来先服务，短作业优先，⾼响应⽐进程调度算法的实现

⼀、实验内容

编程实现先来先服务算法、短作业优先算法、⾼响应⽐算法，并求出每个作业的完成时间、周转时间、带权周转时间，及平均周转时间、平均带权周转时间。

⼆、实验要求

1.任选⼀种⾼级语⾔实现；

2.选择FCFS、SJF、HRRN调度算法；

3.能够输⼊进程的基本信息，如进程名、提交时间、预估运⾏时间等；

4.根据选择的调度算法显⽰进程调度顺序；

5.显⽰完成调度后每个进程的开始时间、完成时间呢、周转时间，带权周转时间；

6.计算平均周转时间和平均带权周转时间；

三、实验过程

1、设计思想

FCFS算法对提交时间进⾏排序，按提交时间从⼩到⼤的顺序调度，SJF算法从第⼆个进程开始计算找出当前处在就绪等待队列的进程，并找出其中运⾏时间最短的作为下次调度的进程，HRRN算法从第⼆个进程开始计算找出当前处在就绪等待队列的进程，并找出其中响应⽐最⼩的作为下次调度的进程

2.运⾏结果

四、实验代码

#include<iostream>

#include<Windows.h>

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include <time.h>

#define N 5

using namespace std;

struct Mystruct

{

float arrivetime;

float runtime;

float starttime;

float waittime;

float endtime;

操作系统实验_先来先服务的调度算法及短作业优先

1.引言

操作系统的调度算法是指在多进程环境中，操作系统为进程分配CPU 的顺序和策略。先来先服务（FCFS）调度算法是最简单的调度算法之一，它按照进程到达的顺序为其分配CPU。而短作业优先（SJF）调度算法是根据进程的执行时间来为其分配CPU，执行时间越短的进程越先执行。本文将分别介绍FCFS调度算法和SJF调度算法，并对其进行评价和比较。

2.先来先服务（FCFS）调度算法

2.1调度原理

FCFS调度算法的原理非常简单，按照进程到达的顺序为其分配CPU。当一个进程进入就绪队列后，如果CPU空闲，则立即为其分配CPU。如果CPU正忙，则进程进入等待队列，等待CPU空闲后再分配。在该算法中，进程的运行时间不考虑，只考虑进程到达的时间。

2.2优点与缺点

FCFS调度算法的主要优点是实现简单，无需对进程的运行时间进行估计。但FCFS算法存在一定的缺点。首先，长作业在短作业前面等待的时间较长，可能导致长作业的响应时间过长。其次，如果有一个进程出现阻塞或响应时间过长，其后面的进程也会受到影响，造成整个系统的性能下降。

3.短作业优先（SJF）调度算法

3.1调度原理

短作业优先（SJF）调度算法是根据进程的执行时间来为其分配CPU。当一个进程进入就绪队列后，如果其执行时间比当前正在运行的进程短，

则优先为该进程分配CPU。如果当前没有运行的进程或者当前运行的进程

执行完毕，则立即为该进程分配CPU。在该算法中，进程的到达时间不考虑，只考虑进程的执行时间。

3.2优点与缺点

响应比计算公式

响应比是衡量计算机系统性能的一个重要指标，它是指一个任务获得服务的时间与该任务等待服务的总时间之比。计算响应比可以帮助我们评估系统的执行效率，了解任务在系统中的调度情况，以及优化系统性能。

响应比的计算公式如下：

响应比 = （等待时间 + 服务时间）/ 服务时间

其中，等待时间是指一个任务在系统中等待服务的时间，而服务时间是指任务实际获得服务的时间。

为了更好地理解响应比的意义，我们可以通过一个生动的例子来解释。假设有一个餐厅，每个顾客都需要从入口排队等待服务。假设第一个顾客等待的时间是10分钟，而服务时间是20分钟。那么该顾客的响应比就是（10 + 20）/ 20 = 1.5。同样地，第二个顾客等待时间为5分钟，服务时间为15分钟，那么他的响应比就是（5 + 15）/ 15 = 1.33。通过比较不同顾客的响应比，我们可以了解到每个顾客在系统中的等待情况。

响应比的计算不仅仅适用于餐厅这样的场景，它也可以用于计算机系统中的任务调度。在一个计算机系统中，任务可能需要等待一段时间才能获得处理器的服务。通过计算任务的响应比，我们可以判断任务的调度是否合理，是否需要优化当前的任务分配方式。如果某个

任务的响应比较高，说明他在系统中等待的时间较长，可能需要调整系统的调度策略，以提高整体的系统性能。

除了用于评估任务调度性能外，响应比还可以用于优化计算机系统的负载均衡。在一个分布式系统中，各个节点可能会处理不同数量的任务。通过计算不同节点上任务的响应比，我们可以了解到各个节点的负载情况，从而进行负载均衡，提高整个系统的性能。

举出排队系统的三个服务规则

排队系统是一种常见的服务管理方式，它通过一定的规则和流程来保证服务的公平和高效。下面将介绍排队系统的三个服务规则。

一、先来先服务规则

先来先服务规则是排队系统最基本的服务规则之一。它遵循“谁先到谁先服务”的原则，即先来的顾客先接受服务，后来的顾客需要等待。这个规则确保了服务的公平性，避免了优先权的不公平现象。在实际应用中，可以通过发放排队号码或者使用现代化的排队系统，让顾客按顺序等待，以便有序地进行服务。

二、优先级服务规则

优先级服务规则是指在排队系统中，根据顾客的不同身份、需求或特殊情况，给予其不同的服务优先级。这个规则基于公平和合理的原则，允许某些顾客在特定情况下享受更高的服务优先级。例如，老年人、残疾人、孕妇等特殊群体可以享受优先服务，以满足其特殊需求。此外，一些紧急情况或特殊事件也可能导致某些顾客需要优先得到服务。

三、预约服务规则

预约服务规则是指顾客可以提前预约服务时间，避免长时间的等待。这个规则在一些需要长时间服务的场景中非常常见，如医院、美容院等。顾客可以通过电话、网上预约系统等方式提前安排服务时间，减少等待时间，提高效率。预约服务规则不仅方便了顾客，也可以

帮助服务提供者更好地安排资源，提高工作效率。

这三个服务规则在排队系统中起到了重要作用。先来先服务规则保障了服务的公平性，避免了顾客之间的优先权争议；优先级服务规则则可以满足特殊群体和特殊需求的服务需求，体现了对不同顾客的关怀和尊重；预约服务规则则可以提高服务效率，减少顾客的等待时间，提升整体服务质量。

先来先服务算法原理

先来先服务算法（FCFS）是一种广泛使用的调度算法，它将每个作业依次按照其启动的时间顺序分配给处理机。这种调度算法可以大大简化操作，处理效率也很高。

先来先服务算法的原理很简单，即按照先发现后服务的原则，系统依据启动作业的顺序向每个作业提供服务。每个作业先进入等待队列，等待系统调度，然后按照先进先出原则执行。对于这种算法，CPU 只需从等待队列中取出第一个作业即可，无需考虑作业规模、处理所需要时间等因素，大大减少了进程调度的复杂性，提高了算法的求解效率。

先来先服务算法的优点在于简单高效，实现起来简单，而且容易理解，可以针对任何复杂的作业作出及时的反应。此外，它还能够有效地减少等待时间，使得作业更快完成，从而提高系统性能。

然而，先来先服务算法也有缺点。首先，它不能有效地处理那些要求高度专注的工作，因为它只以时间顺序处理作业，并不考虑作业规模、处理所需要时间等因素。此外，它不能处理时间片轮转算法，因为这种算法是基于时间片的单位处理，而先到先服务算法不是。

另外，先来先服务算法的调度结果受作业的提交顺序影响，这就导致了作业顺序问题，尤其是当系统中运行多个作业时，有可能出现作业相对先、后运行的问题，容易出现偏颇，影响整体性能。

综上所述，先来先服务算法在处理多个作业时有它的优势，但同时也有显著的局限性。因此，在实际应用中，一般采用混合调度算法

来提高调度效果。

处理机的调度算法分类

处理机的调度算法是指操作系统的一种重要机制，用于在多个进程之间分配和利用处理器资源。根据不同的策略和目标，处理机的调度算法可以分为以下几种类型：

1. 先来先服务（FCFS）调度算法

先来先服务调度算法是一种简单的调度算法，它按照进程到达的顺序来分配处理器资源。即，先到达的进程先被执行。这种算法的优点是简单易实现，但是它没有考虑进程执行时间的差异，可能会导致长时间等待。

最短作业优先调度算法是一种根据进程执行时间长度来分配处理器资源的方法，执行时间短的进程优先得到处理器资源。这种算法对缩短平均等待时间和平均周转时间有很好的效果，但由于需要预测进程执行时间，所以难以实现。

3. 优先级调度算法

优先级调度算法是一种通过为每个进程分配优先级，并按照优先级来分配处理器资源的方法。高优先级的进程先被执行，但由于进程间优先级差异过大导致的低优先级进程饥饿问题，所以该算法应用不广泛。

4. 时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法是一种根据时间片长度来分配处理器资源的方法，每个进程被分配一个时间片，当时间片用完后，处理器资源就被分配给下一个进程。这种算法可以轻松地实现进程并发和多任务处理，但是对于系统计算要求高或进程数较多时，系统响应速度会降低。

多级反馈队列调度算法是一种结合了时间片和优先级的方法。每个进程被分配一个初始优先级和时间片长度，当进程使用完当前时间片时，优先级降低且时间片长度增加。这种算法既保证了优先级的考虑，也避免了长时间等待或者进程饥饿问题。

最后，需要指出的是，不同的调度算法适用于不同的场景，需要根据具体需求进行选择和应用。

先来先服务算法的作用

先来先服务（First Come First Serve，简称FCFS）算法是一种基本的调度算法，其主要作用是按照任务或进程到达的先后顺序进行处理。具体来说，该算法将最早到达的任务或作业排在队列的最前面，然后依次按照到达顺序进行处理。

主要作用包括：

公平性：FCFS 算法确保任务按照它们进入系统的先后顺序获得服务，因此具有公平性，不会出现优先级的情况。

简单性：实施简单，易于理解和实现。这使得它在一些简单的系统或实时系统中是一种常见的调度策略。

然而，FCFS 也有一些缺点，如平均等待时间可能较长，可能导致"先来先服务"效应。在某些情况下，它可能并不是最优的调度算法，特别是当任务的执行时间差异较大时。

总体而言，FCFS 算法主要适用于简单的情境，对于一些复杂的任务调度场景，可能需要考虑其他更为高级的调度算法。

作业调度算法(先来先服务算法

先来先服务算法的原理是按照作业提交的顺序进行调度，即先提交的作业先执行，后提交的作业后执行。该算法不考虑作业的执行时间或优先级，没有任何判断条件，只按照作业的到达时间来进行调度。当一个作业到达时，将其放入就绪队列中，等待CPU执行。

先来先服务算法的优点是简单、公平，实现起来也比较容易。它适用于作业的执行时间相对均匀分布的情况，不会出现饥饿的现象，保证了所有作业都有机会被执行。另外，该算法的实现也比较简单，不需要进行复杂的排序或优先级判断。

然而，先来先服务算法也具有一些明显的缺点。由于它只根据作业的到达时间来进行调度，而不考虑作业的执行时间，因此会导致短作业等待时间长的问题，即如果一个短作业在一个长作业之后到达，那么它必须等待长作业执行完毕后才能执行，造成了短作业的等待时间增加。这种现象称为"饥饿"，会降低系统的吞吐量和执行效率。

另外，由于先来先服务算法未对作业的执行时间或优先级进行考虑，可能导致平均等待时间较长。对于长时间执行的作业，可能会造成后续作业的延迟和响应时间增加。此外，它也容易造成"中断骚扰"的问题，即一些作业得到CPU后被中断，然后又重新排队等待执行。

为了克服先来先服务算法的局限性，后续出现了更加优化的作业调度算法，如短作业优先算法（Shortest Job First, SJF）、最高优先级调度算法（Highest Priority First, HPF）等。这些算法都根据作业的执行时间、优先级或其他条件进行调度，达到更加合理、高效地分配系统资源的目的。

作业系统中的响应比概念和计算方法

响应比（response ratio）是作业调度算法中的一种指标，用于衡量

作业的优先级和调度顺序。响应比越大，作业被调度的优先级也就越高。

在作业系统中，作业调度是指根据一定的策略将作业分配给计算机系

统中的处理器资源。作业调度的目标是使系统资源得到充分利用，提高系

统的吞吐量和响应时间。作业调度算法中常用的有先来先服务（FCFS）、

短作业优先（SJF）、优先级调度等。

响应比概念可以用数学公式表示为：

响应比=(等待时间+作业服务时间)/作业服务时间

响应比的计算方法如下：

1.计算作业的等待时间，即作业进入系统到被执行的时间差。

2.计算作业的服务时间，即作业执行所需的时间。

3.套用响应比公式进行计算。

响应比的计算方法可以简单地解释为当前等待时间与作业服务时间的

比值。等待时间是作业在系统中等待执行的时间，而作业服务时间是作业

执行所需的时间。响应比则是用来综合考虑等待时间和作业服务时间的。

响应比的计算方法可以很好地解决作业调度中的优先级问题，使得等

待时间长的作业能够优先被调度执行。当等待时间较短时，响应比会变大，作业的优先级就变高，这样就能够减少作业的等待时间，提高系统的响应

速度。

响应比在实际应用中有很多优点。首先，响应比能够充分考虑作业的等待时间，使得长时间等待的作业能够被优先调度执行，提高作业的执行效率。其次，响应比能够适应不同类型的作业，对长作业和短作业都有很好的效果。最后，响应比计算方法简单，易于实现。

然而，响应比也存在着一些问题。首先，响应比计算方法中存在除法运算，可能导致浮点运算带来的计算误差。其次，响应比没有考虑作业的优先级，可能导致一些紧急的任务得不到及时处理。最后，响应比只是一种优先级的估计，调度过程中可能出现误判。

先来先服务调度算法实验内容

先来先服务调度算法是一种非常基本的调度算法，也是比较容易理解和实现的算法之一。它的基本思想是按照进程到达的先后顺序依次执行，每个进程的执行时间是固定的。在实际的操作系统中，先来先服务调度算法在某些场景下仍然有一定的应用。

实验内容如下：

1. 编写一个程序模拟先来先服务调度算法的执行过程。

2. 程序中应该包含以下内容：

- 进程的到达时间、需要执行的时间和进程编号等信息

- 调度算法的具体实现

- 输出每个进程的开始时间、完成时间、周转时间和带权周转时间等信息

- 统计并输出平均周转时间和平均带权周转时间

3. 通过调整进程的到达时间和需要执行的时间等参数，观察调度算法的性能表现和结果变化。

4. 进一步思考和探讨先来先服务调度算法的优缺点，以及在实际操作系统中是否有应用场景。

5. 拓展思考：如何改进先来先服务调度算法，以适应更多的应用场景和实际需要？

先来先服务调度算法和短作业优先调度算法

先来先服务调度算法和短作业优先调度算法先来先服务调度算法是一种简单的调度策略，即按照进程到达时间的顺序来分配CPU时间片。当一个进程到达CPU时间的时候，它会被加入到就绪队列中，并在队列中等待调度。当一个进程完成执行或者发生I/O等等中断时，会使得另一个就绪队列中最前面的进程进入执行状态。FCFS 的核心思想是谁先到谁先服务，且进程的执行顺序是固定的。

FCFS调度算法的优点是简单直观，易于实现。在短期调度中，它能够保证不会产生饥饿现象，即保证每个进程都有机会执行。这使得FCFS 成为一种公平的调度算法。此外，由于该算法不需要频繁的上下文切换，它在处理长作业的性能上会比其他算法高。

然而，先来先服务调度算法也存在一些缺点。最主要的问题是平均等待时间较长。由于所有进程都需要按照到达时间顺序执行，如果前面存在一个执行时间较长的进程，那么后面的进程都需要等待很久才能执行。这会导致平均等待时间增加，系统的响应时间变慢。此外，FCFS算法无法适应实时环境，即使有一个紧急的进程，也要等待前面的进程执行完成才能运行。

为了解决FCFS调度算法的平均等待时间较长的问题，短作业优先调度算法应运而生。短作业优先调度算法是根据进程的执行时间进行排序，选择执行时间最短的进程先执行。该算法的核心思想是尽量选择执行时间短的进程，以减少平均等待时间。

短作业优先调度算法的优点是能够最大程度地减少平均等待时间，提高系统的响应性能。由于执行时间短的进程能够快速完成，其他进程就能更快地得到执行。这种调度算法适用于多任务操作系统，在系统内同时存

C++-实现进程调度算法-有先来先服务、优先级调度、短作业优先、响应比高优先

课程设计报告书

实践课题：操作系统课程设计姓名：

学号：

完成时间：

指导老师：（老师）

一、设计摘要

利用C++,实现进程调度算法,有先来先服务、优先级调度、短作业优先、响应比高优先，进一步理解了进程调度各种算法的概念及含义。

二、设计背景

在OS中，调度的实质是一种资源分配，调度算法即指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法，如在批处理系统中，为照顾为数众多的短作业，采用短作业有限调度算法；在分时系统中，为保证系统具有合理的响应时间，采用轮转法进行调度。采用算法时，则要考虑多方面因素，以便达到最佳效果。

三、主要技术/算法简介

#include<iostream>

using namespace std;

#define MAX 10

struct task_struct

{

char name[10]; /*进程名称*/

int number; /*进程编号*/

float come_time; /*到达时间*/

float run_begin_time; /*开始运行时间*/

float run_time; /*运行时间*/

float run_end_time; /*运行结束时间*/

int priority; /*优先级*/

int order; /*运行次序*/

int run_flag; / *调度标志*/

}tasks[MAX];

int counter; /*实际进程个数*/

int fcfs(); /*先来先服务*/

int ps(); /*优先级调度*/

先来先服务+响应比算法

实验报告书

课程名：《操作系统原理》题目：进程调度

班级：

学号：

姓名：

一、实验目的

进程是操作系统最重要的概念之一，进程调度是操作系统内核的重要功能，本实验要求用C/C++/Java语言编写一个进程调度模拟程序，使用优先级或时间片轮转法实现进程调度。本实验可加深对进程调度算法的理解。

二、实验内容

1、设计有5个进程并发执行的模拟调度程序，每个程序由一个PCB表示。

2、模拟调度程序可任选两种调度算法实现。

3、程序执行中应能在屏幕上显示出各进程的状态变化，以便于观察调度的整个过

程。

三、实验说明

1．先来先服务算法

FCFS调度算法需分别列出各进程的到达时间（arrivetime），要求服务时间（servertime），开始执行时间（starttime），完成时间（endtime）。并计算出相应的周转时间（turnroundtime），平均周转时间（avturnaroundtime）。这些数据都在程序中以变量的形式出现。

FCFS调度算法中的进程运行顺序由进程的到达时间所决定，即先到达的进程无论服务时间的长短优先运行。这种算法有利于长作业进程而不利于短作业进程。

2．最高响应比算法

高响应比算法是一种为各个进程引入了动态优先权的算法。优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间。这使得进程的优先级一直随着等待时间的增加而以速率a 提高。因此高响应比算法与其他几种算法的不同在于短作业和先到达的作业会优先得到处理，但长作业在经过一定的等待时间之后，必然会有机会分配到处理机，因此长、短作业的处理得到了更加合理的分配。该算法既照顾了短作业，又考虑到了作业到达的先后顺序，不会使得长作业得不到服务，实现了一种较好的折衷。由于每次进行进程调度前都需要计算相应响应比，因此会增加系统开销。

先来先服务调度算法

FCFS调度算法的优点是简单易实现，没有优先级的考虑，公平性较高，所有进程都有平等的机会获得处理机。然而，FCFS算法也存在一些

明显的缺点，包括平均等待时间较长、无法适应实时任务等。

FCFS调度算法的核心是就绪队列，该队列按照进程到达的顺序排列。当一个进程到达时，如果处理机空闲，则直接分配给该进程，并开始执行。如果处理机正在执行其他进程，则将该进程放入就绪队列的末尾等待。

由于FCFS算法按照进程到达的先后顺序进行分配，因此平均等待时

间较长。这是因为，如果一个长周期的进程到达后，即使其他短周期的进

程已经到达，也不会被立即分配处理机，而需要等长周期进程执行完毕。

因此，长周期进程会对其他进程的等待时间产生较大的影响。

同样，FCFS调度算法也不适合应对实时任务。实时任务要求对任务

的响应时间有严格的要求，而FCFS算法无法保证对实时任务的响应时间。如果一个实时任务到达时，前面排队的已到达、但尚未执行完的非实时任

务较多，那么实时任务可能等待的时间较长，无法满足其实时性要求。

为了解决FCFS算法存在的问题，操作系统中还有一些其他的调度算法，例如短作业优先（Shortest Job First，SJF）调度算法、优先级调

度算法和时间片轮转调度算法等。这些算法主要通过改变调度策略，使得

短任务能够更早执行、实时任务优先级较高等，以提高系统的性能和响应

能力。

总结来说，FCFS调度算法是操作系统中最简单的调度算法之一、其

核心原则是按照进程到达的先后顺序为其分配处理机。虽然该算法的实现

简单且公平，但由于缺乏对进程长度和优先级的考虑，导致平均等待时间

先来先服务(FCFS)调度算法响应时间的计算

摘要：文给出了操作系统中先来先服务（ＣＳ调度算法响应时间的计算．本ＦＦ）关键词：来先服务；算法；响应时间先
中图分类号：Ｐ１Ｔ３６文献标识码：Ａ文章编号：０７—０３（０６０１０８４２０）３—０２００—０３
Ｙ＝０
；一∑ （Ｙ！（：一）ｒＡｙ））１ｅ／，
Ｙ＝０
由于∑ （，））：ｅ／！，
所以，）＝Ｅ（
也即单位时间内顾客到达的平均值等于其到达
率．
…
日曰曰 ——ｏ一
同理，设为服务率，单位时间内个顾客被则服务器Ｓ服务的概率是
被服务器ｓ服务的顾客个数的平均值也等于其
（）２两个连续到达的顾客之间的平均时间间隔
和服务器服务时间的平均值将上述单位时间换成任意时间ｔ可得到在已，知时间ｔ内个顾客到达的概率为：（）：Ｐ（ｔ）
Ｐ（）＝ｅ／一ｘ！
这里，我们假定该系统模型中只有一个服务器ｓ设．新顾客到达等待队列的时间与系统的当前状态、以

操作系统实验_先来先服务的调度算法和短作业优先

操作系统中的进程调度算法是实现多道程序设计的关键，作为操作系

统中的调度器，它决定了进程在CPU上执行的顺序，直接影响到系统的性

能和响应时间。本文将重点介绍两种常用的进程调度算法：先来先服务调

度算法（FCFS）和短作业优先调度算法（SJF）。

先来先服务调度算法是一种最简单、最基础的调度算法，其实现非常

简单：按照进程到达CPU的先后顺序，将其依次调入CPU执行。当一个进

程进入就绪队列后，在CPU空闲的时候，就将其调入CPU执行，直到进程

执行完成或者主动放弃CPU时间片。这种调度算法的优势在于实现简单、

公平性好；但其缺点也很明显，由于没有考虑进程的执行时间长短，如果

一个长时间的进程先到达就绪队列，则会造成其他进程的等待时间过长，

导致系统的响应时间较长。

与FCFS相对的是短作业优先调度算法（Shortest Job First, SJF）。SJF调度算法会根据进程的相对执行时间长短来进行调度，即将执行时间

最短的进程优先调度进入CPU执行。SJF算法的关键在于如何估计进程的

执行时间，通常有两种方法：预测和历史信息。预测方法是根据进程的相

关信息，如进程的大小、执行时间等进行预测；而历史信息方法是根据以

往同类任务的执行时间的平均值或历史执行时间进行估算。在实际操作中，通常采用后者进行调度。SJF调度算法的优势在于可以最大程度地减少平

均等待时间，提高系统的响应效率。然而，该算法也存在一些问题，如如

何准确估算进程的执行时间、对长时间任务不够友好等。

两种调度算法各自都有其优势和劣势，因此在实际操作中需要根据具