进程调度算法设计(短进程优先算法SPF)
进程调度模拟算法
进程调度模拟算法进程调度是操作系统中的重要组成部分之一,它负责决定在多道程序环境下,哪个进程将获得CPU的使用权。
进程调度模拟算法是为了研究和评估不同调度策略的性能而开发的一种仿真方法。
在实际系统中,调度算法会受到多种因素的影响,如进程优先级、进程的I/O需求、进程的实际执行时间等。
通过模拟这些因素,可以更好地理解不同调度算法之间的差异,并选择最合适的算法来满足特定需求。
下面介绍两种常见的进程调度模拟算法:先来先服务(FCFS)和最短作业优先(SJF)算法。
1. 先来先服务(FCFS)算法:该算法按照进程到达的顺序来调度任务。
当一个进程完成或阻塞时,下一个已到达的进程将获得CPU的使用权。
这种算法非常简单,但是不适用于长作业时间和短作业时间交替出现的情况。
在短作业启动时,长作业仍然在运行,使得短作业的等待时间增加。
2. 最短作业优先(SJF)算法:该算法根据任务的执行时间来调度进程。
在该算法中,每个进程的执行时间都是已知的,并且操作系统根据已知的执行时间来决定哪个进程获得CPU的使用权。
在短作业优先算法中,短作业将会先被调度,这样有助于减少平均周转时间和等待时间。
但是,短作业优先算法容易产生“饥饿”现象,即长作业可能会一直等待,而短作业一直得到CPU的使用权。
除了以上两种算法,还有其他的进程调度模拟算法。
例如:- 时间片轮转(RR)调度算法:使用固定的时间片来调度进程,当时间片用完后,该进程被放入就绪队列的末尾。
- 优先级调度算法:每个进程都拥有一个优先级,优先级越高的进程越早被调度。
这种方法可以根据不同进程的紧迫程度和重要性来进行调度。
- 多级反馈队列调度算法:将就绪队列划分为多个队列,并根据进程的性质和优先级将进程放入不同的队列。
每个队列都有不同的优先级和时间片大小,进程可以通过提高优先级或时间片大小来提高被调度的机会。
在实际应用中,需要根据系统需求和性能指标选择合适的调度算法。
常用的性能指标包括平均周转时间、平均等待时间、CPU利用率等。
操作系统:进程调度算法详解之FCFS和SPF篇
操作系统:进程调度算法详解之FCFS和SPF篇前⾔:在学习操作系统的时候,总是可以听到⼀些与“调度”相关的东西。
记得刚学计算机操作系统的时候,总是觉得调试是⼀个很⾼⼤上的东西,不敢太深⼊地去接触。
这可能是因为学⽣时代的我在算法⽅⾯并不强,⽽这些调度过程⼜常以算法的形式出现在课本上。
本⾝上这确实是⼀些算法。
我对这些算法有⼀些抗拒,可能当时是被DotA给迷惑了吧。
现在倒真是感觉算法是⼀个迷⼈的东西,有时在没有学到某⼀种算法,⾃⼰也可以在已有的⼀些算法思维的基础上想出个⼀⼆来,这让⼈很爽。
本⽂也是我在温习《计算机操作系统》这本书时候,想着来⽤代码的形式来描述这些迷⼈的东西。
概述:我们在编码开发的时候,就是在跟进程打交道。
不过,可能由于⼀些⾼级语⾔的封装,我们在开发的过程可能感觉不到我们的代码对进程的创建或调⽤过程。
当然,这也不是本⽂的重点。
但是,操作系统却不能不理会进程。
下⾯我就使⽤Java开发语⾔来模拟⼀下进程在操作系统中的调度过程。
进程调度算法:1.FCFS:FCFS的意思是先来先服务(First Come First Service)。
顾名思义就是按照进程被添加到等待队列的先后顺序来进⾏调⽤的。
这⾥可以先来看⼀张FCFS的算法过程图:图-1 进程FCFS调度过程从上⾯的过程图中就可以清楚地知道,进程在整个过程被调度的顺序及过程。
不过,不知道读者有没有注意到⼀个问题,那就是上⾯的图中,我们是让进程(矩形)紧紧挨着的。
那么有没有什么情况是让这些矩形不在⼀起紧挨着呢?如果你是⼀个注意细节的⼈,我想你已经注意到了这⼀点吧。
说到这⾥,我想问另⼀个问题,如果当我们的队列中的进程都运⾏完成,⽽等待队列中已经没有进程了,那么这个时候要怎么处理?在这种情况下CPU⼀直是处于空闲的状态,直到等待队列中出现了⼀个进程请求处理机来运⾏。
所以,在模拟程序⾥我们就可以直接让时间跳过这⼀段。
关于上⾯的⼀点,在我们的代码⾥也要考虑到。
操作系统常用调度算法
操作系统常⽤调度算法在操作系统中存在多种调度算法,其中有的调度算法适⽤于作业调度,有的调度算法适⽤于进程调度,有的调度算法两者都适⽤。
下⾯介绍⼏种常⽤的调度算法。
先来先服务(FCFS)调度算法FCFS调度算法是⼀种最简单的调度算法,该调度算法既可以⽤于作业调度也可以⽤于进程调度。
在作业调度中,算法每次从后备作业队列中选择最先进⼊该队列的⼀个或⼏个作业,将它们调⼊内存,分配必要的资源,创建进程并放⼊就绪队列。
在进程调度中,FCFS调度算法每次从就绪队列中选择最先进⼊该队列的进程,将处理机分配给它,使之投⼊运⾏,直到完成或因某种原因⽽阻塞时才释放处理机。
下⾯通过⼀个实例来说明FCFS调度算法的性能。
假设系统中有4个作业,它们的提交时间分别是8、8.4、8.8、9,运⾏时间依次是2、1、0.5、0.2,系统⾤⽤FCFS调度算法,这组作业的平均等待时间、平均周转时间和平均带权周转时间见表2-3。
表2-3 FCFS调度算法的性能作业号提交时间运⾏时间开始时间等待时间完成时间周转时间带权周转时间18280102128.4110 1.611 2.6 2.638.80.511 2.211.5 2.7 5.4490.211.5 2.511.7 2.713.5平均等待时间 t = (0+1.6+2.2+2.5)/4=1.575平均周转时间 T = (2+2.6+2.7+2.7)/4=2.5平均带权周转时间 W = (1+2.6+5.牡13.5)/4=5.625FCFS调度算法属于不可剥夺算法。
从表⾯上看,它对所有作业都是公平的,但若⼀个长作业先到达系统,就会使后⾯许多短作业等待很长时间,因此它不能作为分时系统和实时系统的主要调度策略。
但它常被结合在其他调度策略中使⽤。
例如,在使⽤优先级作为调度策略的系统中,往往对多个具有相同优先级的进程按FCFS原则处理。
FCFS调度算法的特点是算法简单,但效率低;对长作业⽐较有利,但对短作业不利(相对SJF和⾼响应⽐);有利于CPU繁忙型作业,⽽不利于I/O繁忙型作业。
进程调度算法实验报告
操作系统实验报告(二)实验题目:进程调度算法实验环境:C++实验目的:编程模拟实现几种常见的进程调度算法,通过对几组进程分别使用不同的调度算法,计算进程的平均周转时间和平均带权周转时间,比较各种算法的性能优劣。
实验内容:编程实现如下算法:1.先来先服务算法;2.短进程优先算法;3.时间片轮转调度算法。
设计分析:程序流程图:1.先来先服务算法2.短进程优先算法3.时间片轮转调度算法实验代码:1.先来先服务算法#include <iostream.h>#define n 20typedef struct{int id; //进程名int atime; //进程到达时间int runtime; //进程运行时间}fcs;void main(){int amount,i,j,diao,huan;fcs f[n];cout<<"请输入进程个数:"<<endl;cin>>amount;for(i=0;i<amount;i++){cout<<"请输入进程名,进程到达时间,进程运行时间:"<<endl; cin>>f[i].id;cin>>f[i].atime;cin>>f[i].runtime;}for(i=0;i<amount;i++) //按进程到达时间的先后排序{ //如果两个进程同时到达,按在屏幕先输入的先运行for(j=0;j<amount-i-1;j++){ if(f[j].atime>f[j+1].atime){diao=f[j].atime;f[j].atime=f[j+1].atime;f[j+1].atime=diao;huan=f[j].id;f[j].id=f[j+1].id;f[j+1].id=huan;}}}for(i=0;i<amount;i++){cout<<"进程:"<<f[i].id<<"从"<<f[i].atime<<"开始"<<","<<"在"<<f[i].atime+f[i].runtime<<"之前结束。
几种操作系统调度算法
几种操作系统调度算法操作系统调度算法是操作系统中用于确定进程执行的顺序和优先级的一种方法。
不同的调度算法有不同的优缺点,适用于不同的场景和需求。
下面将介绍几种常见的操作系统调度算法:1.先来先服务(FCFS)调度算法:先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一、按照进程到达的顺序进行调度,首先到达的进程先执行,在CPU空闲时执行下一个进程。
这种算法实现简单,并且公平。
但是,由于没有考虑进程的执行时间,可能会导致长作业时间的进程占用CPU资源较长时间,从而影响其他进程的响应时间。
2.短作业优先(SJF)调度算法:短作业优先调度算法是根据进程的执行时间进行排序,并按照执行时间最短的进程优先执行。
这种算法可以减少平均等待时间,提高系统的吞吐量。
然而,对于长作业时间的进程来说,等待时间会相对较长。
3.优先级调度算法:优先级调度算法是根据每个进程的优先级来决定执行顺序的。
优先级可以由用户设置或者是根据进程的重要性、紧迫程度等因素自动确定。
具有较高优先级的进程将具有更高的执行优先级。
这种算法可以根据不同情况进行灵活调度,但是如果不恰当地设置优先级,可能会导致低优先级的进程长时间等待。
4.时间片轮转(RR)调度算法:时间片轮转调度算法将一个固定的时间片分配给每个进程,当一个进程的时间片用完时,将该进程挂起,调度下一个进程运行。
这种算法可以确保每个进程获得一定的CPU时间,提高系统的公平性和响应速度。
但是,对于长时间运行的进程来说,可能会引起频繁的上下文切换,导致额外的开销。
5.多级反馈队列(MFQ)调度算法:多级反馈队列调度算法将进程队列划分为多个优先级队列,每个队列有不同的时间片大小和优先级。
新到达的进程被插入到最高优先级队列,如果进程在时间片内没有完成,则被移到下一个较低优先级队列。
这种算法可以根据进程的执行表现自动调整优先级和时间片,更好地适应动态变化的环境。
以上是几种常见的操作系统调度算法,每种算法都有其优缺点和适用场景。
先来先服务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
作业
提交 时间
运行 时间
开始 时间
1 8.00 2.00 8.00
1 8.00 2.00 8.00
2 8.50 0.50 10.00
2 8.50 0.50 10.30
3 9.00 0.10 10.50
3 9.00 0.10 10.00
4 9.50 0.20 10.60
可有效降低作业/进程的平均等待时间。 4
SJ(P)F缺点:
(1) 该算法对长作业不利,如作业C的周转时间由10增 至16,其带权周转时间由2增至3.1。更严重的是,如果有 一长作业(进程)进入系统的后备队列(就绪队列),由于调度 程序总是优先调度那些(即使是后进来的)短作业(进程),将 导致长作业(进程)长期不被调度。(不利长作业)
(2) 该算法完全未考虑作业的紧迫程度,因而不能保证 紧迫性作业(进程)会被及时处理。(不及时)
(3) 由于作业(进程)的长短只是根据用户所提供的估计 执行时间而定的,而用户又可能会有意或无意地缩短其作 业的估计运行时间,致使该算法不一定能真正做到短作业 优先调度。(不完全可靠)
5
调度算法练习题
6
4 9.50 0.20 10.10
先来先服务调度算法
平均周转时间
t = 1.725
平均带权周转时间 w = 6.875
完成 周转 带权周转 执行 时间 时间 时间 顺序
10.00 2.00
1
1
10.00 2.00
1
1
10.50 2.00
4
2
10.80 2.30 4.6
4
10.60 1.60 16
3
10.10 1.10 11
常用的进程调度算法
常用的进程调度算法
常用的进程调度算法有:
1. 先来先服务(FCFS):按照进程到达的顺序进行调度,先
到达的进程先执行。
2. 短作业优先(SJF):按照进程执行时间的长短进行调度,
先执行执行时间短的进程。
3. 优先级调度:每个进程都有一个优先级,按照优先级进行调度,优先级高的先执行。
4. 轮转调度(RR):按照进程到达的顺序进行调度,每个进
程执行一个时间片(时间片大小可以设定),然后进行切换。
5. 多级反馈队列调度:将进程分为多个队列,每个队列具有不同的优先级,每个队列都按照先来先服务的原则进行调度,当一个进程运行时间超过一个时间片时,将其放入下一个优先级更低的队列中。
6. 最短剩余时间优先(SRTF):在短作业优先算法的基础上,每次发生进程切换时,都会比较剩余运行时间,优先执行剩余时间最短的进程。
7. 最高响应比优先(HRRN):按照响应比(等待时间+执行
时间/执行时间)进行调度,响应比越高,优先级越高。
8. 最早截止时间优先(EDF):按照进程的截止时间进行调度,优先执行截止时间最早的进程。
这些算法适用于不同的场景和需求,可以根据具体的情况选择合适的调度算法来提高系统性能。
进程调度模拟程序实验实验报告
进程调度模拟程序实验实验报告一、实验目的进程调度是操作系统的核心功能之一,它负责合理地分配 CPU 资源给各个进程,以提高系统的性能和效率。
本次实验的目的是通过编写和模拟进程调度程序,深入理解不同的进程调度算法的原理和特点,并比较它们在不同情况下的性能表现。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python,开发环境为 PyCharm。
操作系统为 Windows 10。
三、实验原理1、先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务调度算法按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达的进程先获得 CPU 资源。
2、短作业优先(SJF)调度算法短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程。
3、时间片轮转(RR)调度算法时间片轮转调度算法将 CPU 时间划分为固定大小的时间片,每个进程轮流获得一个时间片的 CPU 资源。
四、实验设计1、进程类的设计创建一个进程类,包含进程 ID、到达时间、服务时间、剩余服务时间等属性,以及用于更新剩余服务时间和判断进程是否完成的方法。
2、调度算法实现分别实现先来先服务、短作业优先和时间片轮转三种调度算法。
3、模拟流程(1)初始化进程列表。
(2)按照选定的调度算法进行进程调度。
(3)计算每个进程的等待时间、周转时间等性能指标。
五、实验步骤1、定义进程类```pythonclass Process:def __init__(self, pid, arrival_time, service_time):selfpid = pidselfarrival_time = arrival_timeselfservice_time = service_timeselfremaining_service_time = service_time```2、先来先服务调度算法实现```pythondef fcfs_scheduling(process_list):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0for process in process_list:if current_time < processarrival_time:current_time = processarrival_timewaiting_time = current_time processarrival_timetotal_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processservice_timeturnaround_time = current_time processarrival_timetotal_turnaround_time += turnaround_timeaverage_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("先来先服务调度算法的平均等待时间:",average_waiting_time)print("先来先服务调度算法的平均周转时间:",average_turnaround_time)```3、短作业优先调度算法实现```pythondef sjf_scheduling(process_list):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0sorted_process_list = sorted(process_list, key=lambda x: xservice_time) for process in sorted_process_list:if current_time < processarrival_time:current_time = processarrival_timewaiting_time = current_time processarrival_timetotal_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processservice_timeturnaround_time = current_time processarrival_timetotal_turnaround_time += turnaround_timeaverage_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("短作业优先调度算法的平均等待时间:",average_waiting_time)print("短作业优先调度算法的平均周转时间:",average_turnaround_time)```4、时间片轮转调度算法实现```pythondef rr_scheduling(process_list, time_slice):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0ready_queue =while len(process_list) > 0 or len(ready_queue) > 0:for process in process_list:if processarrival_time <= current_time:ready_queueappend(process)process_listremove(process)if len(ready_queue) == 0:current_time += 1continueprocess = ready_queuepop(0)if processremaining_service_time <= time_slice: waiting_time = current_time processarrival_time total_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processremaining_service_time turnaround_time = current_time processarrival_time total_turnaround_time += turnaround_time processremaining_service_time = 0else:waiting_time = current_time processarrival_time total_waiting_time += waiting_timecurrent_time += time_sliceprocessremaining_service_time = time_sliceready_queueappend(process)average_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("时间片轮转调度算法(时间片大小为", time_slice, ")的平均等待时间:", average_waiting_time)print("时间片轮转调度算法(时间片大小为", time_slice, ")的平均周转时间:", average_turnaround_time)```5、主函数```pythonif __name__ =="__main__":process_list =Process(1, 0, 5),Process(2, 1, 3),Process(3, 2, 8),Process(4, 3, 6)print("先来先服务调度算法:")fcfs_scheduling(process_list)print("短作业优先调度算法:")sjf_scheduling(process_list)time_slice = 2print("时间片轮转调度算法(时间片大小为",time_slice, "):")rr_scheduling(process_list, time_slice)```六、实验结果与分析1、先来先服务调度算法平均等待时间为 575,平均周转时间为 1275。
优先级调度算法原理和短进程优先调度算法原理
一、优先级调度算法原理优先级调度算法是一种用于操作系统中的进程调度的算法。
该算法根据每个进程的优先级来决定它在CPU上的执行顺序。
优先级通常是一个整数值,较小的优先级值表示较高的优先级。
当一个进程需要被调度时,系统会选择具有最高优先级的进程来执行。
1.1 优先级调度算法的工作原理在优先级调度算法中,每个进程被分配一个优先级值。
当系统需要选择一个进程来执行时,它会选择具有最高优先级的进程。
如果有多个进程具有相同的最高优先级,那么系统可能会根据其他因素来进行决策,比如先到先服务(FIFO)的原则。
1.2 优先级调度算法的特点优先级调度算法的特点是能够根据进程的优先级来进行调度,从而有效地提高系统的响应速度。
然而,如果进程的优先级分配不合理,可能会导致低优先级的进程长时间得不到执行的机会,造成饥饿现象。
1.3 优先级调度算法的应用场景优先级调度算法通常适用于对实时性要求较高的系统,比如多媒体应用或者交互式应用。
在这些系统中,需要优先处理一些关键的任务,以确保系统的响应速度和稳定性。
二、短进程优先调度算法原理短进程优先调度算法是一种按照进程需要的CPU时间长度进行调度的算法。
该算法先选择需要运行时间最短的进程来执行,从而能够有效地提高系统的吞吐量和响应速度。
2.1 短进程优先调度算法的工作原理在短进程优先调度算法中,系统会根据每个进程需要运行的时间长度来进行调度。
当系统需要选择一个进程来执行时,它会选择需要运行时间最短的进程。
这样可以确保每个进程都能够及时得到执行,并且能够有效地提高系统的吞吐量和响应速度。
2.2 短进程优先调度算法的特点短进程优先调度算法的特点是能够有效地提高系统的吞吐量和响应速度。
由于选择运行时间最短的进程来执行,可以确保每个进程都能够及时得到执行,从而减少了平均等待时间和平均周转时间。
2.3 短进程优先调度算法的应用场景短进程优先调度算法通常适用于需要平衡系统的吞吐量和响应速度的场景,比如多用户系统或者交互式系统。
计算机操作系统的进程调度算法
计算机操作系统的进程调度算法计算机操作系统是指控制和管理计算机硬件与软件资源的系统软件。
在操作系统中,进程调度算法起着至关重要的作用,它决定了系统中各个进程的执行顺序,合理的调度算法可以提高系统的性能和效率。
本文将对常见的进程调度算法进行介绍和分析。
一、先来先服务调度算法(First-Come, First-Served,FCFS)先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一。
按照进程到达的先后顺序依次执行,即抢占后只有等待其他进程执行完毕才能执行。
该算法的优点是简单易实现,但缺点是平均等待时间较长,无法满足实时性要求,容易产生“饥饿”现象。
二、短作业优先调度算法(Shortest Job First,SJF)短作业优先调度算法是通过预测进程执行时间的长短来进行调度的。
当有多个进程同时到达时,选择执行时间最短的进程先执行。
该算法的优点是能够最大限度地减少平均等待时间,但缺点是无法应对长作业的到来,可能导致长作业的等待时间过长。
三、优先级调度算法(Priority Scheduling)优先级调度算法根据进程的优先级来进行调度,优先级高的进程先执行。
该算法可以根据实际需要为不同的进程设置不同的优先级。
该算法的优点是能够满足实时性要求,但缺点是可能导致优先级低的进程长时间等待,产生“饥饿”现象。
四、轮转调度算法(Round Robin,RR)轮转调度算法是一种按照时间片轮流分配CPU的调度算法。
每个进程被分配一个固定的时间片,当时间片用完时,进程被剥夺CPU,并放入就绪队列的末尾等待下一次调度。
该算法的优点是能够公平地分配CPU时间,避免长作业的等待时间过长,缺点是可能导致平均等待时间较长,无法满足实时性要求。
五、多级反馈队列调度算法(Multilevel Feedback Queue,MLFQ)多级反馈队列调度算法是一种综合利用多个调度算法的调度策略。
它将进程划分为多个队列,每个队列采用不同的调度算法。
实验报告二 进程调度算法
实验报告二——进程调度算法的设计姓名: xxxx 学号: xxxxx班级: xxxx一、实习内容•实现短进程优先调度算法(SPF)•实现时间片轮转调度算法(RR)二、实习目的•通过对进程调度算法的设计, 深入理解进程调度的原理。
进程是程序在一个数据集合上运行的过程, 它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程调度分配处理机, 是控制协调进程对CPU的竞争, 即按一定的调度算法从就绪队列中选中一个进程, 把CPU的使用权交给被选中的进程。
三、实习题目• 1.先来先服务(FCFS)调度算法原理: 每次调度是从就绪队列中, 选择一个最先进入就绪队列的进程, 把处理器分配给该进程, 使之得到执行。
该进程一旦占有了处理器, 它就一直运行下去, 直到该进程完成或因发生事件而阻塞, 才退出处理器。
将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列, 并按照先来先服务的方式进行调度处理, 是一种最普遍和最简单的方法。
它优先考虑在系统中等待时间最长的作业, 而不管要求运行时间的长短。
按照就绪进程进入就绪队列的先后次序进行调度, 简单易实现, 利于长进程, CPU繁忙型作业, 不利于短进程, 排队时间相对过长。
• 2.时间片轮转调度算法RR原理: 时间片轮转法主要用于进程调度。
采用此算法的系统, 其程序就绪队列往往按进程到达的时间来排序。
进程调度按一定时间片(q)轮番运行各个进程.进程按到达时间在就绪队列中排队, 调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片, 运行完一个时间片释放CPU, 排到就绪队列末尾参加下一轮调度, CPU分配给就绪队列的首进程。
固定时间片轮转法:1 所有就绪进程按FCFS 规则排队。
2 处理机总是分配给就绪队列的队首进程。
3 如果运行的进程用完时间片, 则系统就把该进程送回就绪队列的队尾, 重新排队。
4 因等待某事件而阻塞的进程送到阻塞队列。
5 系统把被唤醒的进程送到就绪队列的队尾。
优先级调度算法原理和短进程优先调度算法原理
优先级调度算法原理和短进程优先调度算
法原理
优先级调度算法原理:
优先级调度算法是一种根据进程优先级来确定调度顺序的调度算法。
每个进程被赋予一个优先级,优先级越高的进程越先被调度执行。
进程的优先级可以根据进程的重要性、紧急程度、资源需求等因素来确定。
优先级调度算法可以确保高优先级进程得到更多的CPU时间片,从而提高系统的响应速度和吞吐量。
优先级调度算法的原理如下:
1. 每个进程被分配一个优先级,通常用一个整数来表示,数值越小表示优先级越高。
2. 当系统中有多个就绪进程时,调度程序会选择优先级最高的进程进行执行。
3. 如果有两个或多个进程具有相同的优先级,则可以使用其他调度算法来决定哪个进程先执行,如先来先服务(FCFS)或时间片轮转法等。
短进程优先调度算法原理:
短进程优先调度算法是一种根据进程的执行时间长短来确定调度顺序的调度算法。
执行时间较短的进程会被优先调度执行,以减少平均等待时间和提高系统的响应速度。
短进程优先调度算法的原理如下:
1. 每个进程被分配一个执行时间,通常用一个整数来表示,执行时间越短表示优先级越高。
2. 当系统中有多个就绪进程时,调度程序会选择执行时间最短的进程进行执行。
3. 如果有两个或多个进程具有相同的执行时间,则可以使用其
他调度算法来决定哪个进程先执行,如先来先服务(FCFS)或时间片轮转法等。
短进程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,提高系统的响应速度。
然而,该算法可能会导致长时间执行的进程等待时间过长,产生饥饿现象。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的调度算法来平衡各种因素。
实验 短作业优先进程调度算法模拟
1.写出你对给出的程序的理解,可以包括学到了那些程序设计的语法或方法,以及算法的设计思想。
2.写出实验指导中要求部分是如何实现的,
3.上述部分不能只是抄写代码,要有说明。
附录: 先来先服务进程调度模拟程序
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
printf("----------------------------------------------------------------------------------------------\n");
for(int i=0;i<N;i++)
{
printf(" %s %d %d %d %d \n",pcb[i].name,pcb[i].arrive_time,pcb[i].run_time,pcb[i].finish_time,pcb[i].zhouzhuan_time);
#include <conio.h>
#define N 5
struct PCB
{
char name[8];
int arrive_time;
int run_time;
int finish_time;
int zhouzhuan_time;
};
int total=0;
struct PCB pcb[N],temp;
output();
//运行第一个到达的进程得到它的完成时间、周转时间等,并设置为已访问
pcb[0].finish_time=pcb[0].arrive_time+pcb[0].run_time;
操作系统各种调度算法
操作系统各种调度算法⼀、批处理作业调度算法1.先来先服务调度算法First Come,First Served.(FCFS):就是按照各个作业进⼊系统的⾃然次序来调度作业。
这种调度算法的优点是实现简单,公平。
其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使⽤情况,往往使短作业的⽤户不满意,因为短作业等待处理的时间可能⽐实际运⾏时间长得多。
2.短作业优先调度算法shortest job first(SPF): 就是优先调度并处理短作业,所谓短是指作业的运⾏时间短。
⽽在作业未投⼊运⾏时,并不能知道它实际的运⾏时间的长短,因此需要⽤户在提交作业时同时提交作业运⾏时间的估计值。
3.最⾼响应⽐优先算法Hightest response-radio next(HRN):FCFS可能造成短作业⽤户不满,SPF可能使得长作业⽤户不满,于是提出HRN,选择响应⽐最⾼的作业运⾏。
响应⽐=1+作业等待时间/作业处理时间。
4. 基于优先数调度算法Highest Possible Frequency(HPF):每⼀个作业规定⼀个表⽰该作业优先级别的整数,当需要将新的作业由输⼊井调⼊内存处理时,优先选择优先数最⾼的作业。
5.均衡调度算法,即多级队列调度算法基本概念:作业周转时间(Ti)=完成时间(Tei)-提交时间(Tsi)作业平均周转时间(T)=周转时间/作业个数作业带权周转时间(Wi)=周转时间/运⾏时间响应⽐=(等待时间+运⾏时间)/运⾏时间⼆、进程调度算法1.先进先出算法(FIFO):按照进程进⼊就绪队列的先后次序来选择。
即每当进⼊进程调度,总是把就绪队列的队⾸进程投⼊运⾏。
2. 时间⽚轮转算法Round Robin(RR):分时系统的⼀种调度算法。
轮转的基本思想是,将CPU的处理时间划分成⼀个个的时间⽚,就绪队列中的进程轮流运⾏⼀个时间⽚。
当时间⽚结束时,就强迫进程让出CPU,该进程进⼊就绪队列,等待下⼀次调度,同时,进程调度⼜去选择就绪队列中的⼀个进程,分配给它⼀个时间⽚,以投⼊运⾏。
操作系统中的进程调度算法
操作系统中的进程调度算法随着现代计算机技术的不断发展,操作系统成为管理计算机系统的核心组件。
操作系统不仅可以控制计算机硬件和软件资源的分配,还可以提高计算机的效率和管理性能。
而进程调度就是操作系统中最重要的功能之一,其目的是实现多个进程之间的均衡,响应用户请求,最大程度的利用计算机资源。
进程调度算法是指操作系统中用来决定哪个进程可以被执行和运行多长时间的算法。
不同的操作系统有不同的进程调度算法,通常根据不同策略来选择进程。
下面将介绍几种经典的进程调度算法。
1. 先来先服务(FCFS)算法FCFS算法是最简单的进程调度算法之一。
它的核心思想是按照进程到达的顺序排队,当一个进程结束执行后,下一个进程将会自动成为就绪队列中的第一个进程。
这种算法的优点在于简单易实现,但是很容易出现长作业长等待的问题,也就是说长时间在等待队列中的进程可能会影响到系统效率。
2. 最短作业优先(SJF)算法SJF算法通过对进程执行时间的估计来决定下一个要执行的进程。
也就是说,当一个新进程加入系统时,选择预计需要最短执行时间的进程进行调度。
这种算法在情况比较稳定时,可以保证平均等待时间最少。
但是当有大量的短作业成批到达时,长作业就可能会一直等待。
3. 优先级算法优先级算法是按照每个进程的优先级确定执行顺序的算法。
通常情况下,优先级由进程的重要性、紧急程度等因素来决定。
优先级越高的进程会先得到执行机会。
这种算法可以保证重要的进程得到优先执行,但是它也存在一个问题:优先级调度可能会导致低优先级的进程一直等待执行,这就是由于饥饿现象的出现。
4. 时间片轮转算法时间片轮转算法是一种按照时间分配资源的算法。
每个进程都被分配一个时间片,在该时间片结束时,操作系统会强制暂停进程的执行,将CPU时间分配给下一个进程执行。
这种算法可以保证每个进程都有机会得到尽可能的执行时间,而且能够避免长时间的等待。
5. 高响应比优先(HRRN)算法HRRN算法是一种综合了SJF和优先级算法的综合调度算法。
计算机操作系统的调度算法
计算机操作系统的调度算法随着计算机技术的飞速发展,操作系统扮演着越来越重要的角色。
操作系统是计算机软件的一部分,负责管理计算机的各种资源,其中之一就是进程的调度算法。
调度算法是操作系统中负责决定进程执行顺序的重要组成部分。
它可以根据某些策略和规则,合理分配计算机的处理器资源,提高系统的性能和效率。
下面将为大家介绍一些常见的计算机操作系统调度算法。
1. 先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务是最简单、最直观的调度算法之一。
按照进程到达的顺序依次分配处理器资源,无论进程的优先级和需要执行的时间。
这种算法的优点是简单易实现,但是无法适应不同种类进程的需求,容易导致长作业的执行时间过长而影响其他进程的运行。
2. 短作业优先(SJF)调度算法短作业优先调度算法是根据进程的服务时间来进行排序,并按照时间最短的顺序分配处理器资源。
短作业优先算法可以减少平均等待时间,但会导致长作业饥饿,即长时间等待的作业无法得到执行。
3. 优先级调度算法优先级调度算法根据进程的优先级来分配处理器资源。
每个进程都有一个优先级,优先级高的进程先得到执行。
这种算法可以根据不同作业的需求进行灵活调度,但是可能导致优先级过高的进程占用过多的资源,影响其他进程的执行。
4. 时间片轮转调度算法时间片轮转是一种常见的多任务调度算法。
它将处理器的时间分成若干个时间片,每个进程在一个时间片内得到执行,然后切换到下一个进程。
时间片轮转算法可以保证公平性,每个进程都有机会得到执行,但是对于长时间的作业,可能会导致上下文切换的频繁,降低系统的效率。
5. 多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法将进程按照优先级划分到不同的队列中,每个队列有不同的时间片大小。
进程按照优先级先执行高优先级队列中的作业,而低优先级的进程则进入下一个队列等待执行。
这种算法结合了优先级调度和时间片轮转调度的特点,可以有效平衡系统的性能和公平性。
6. 最短剩余时间(SRT)调度算法最短剩余时间调度算法是短作业优先调度算法的一种改进。
常见的进程调度算法
常见的进程调度算法在OS中调度的是实质是⼀种资源分配。
调度算法是指:根据系统资源分配策略所规定的资源分配算法。
对于不同的系统或系统⽬标,通常采⽤不同的调度算法。
1.先来先服务和短作业(进程)优先调度算法 1)先来先服务调度算法 先来先服务(FCFS)调度算法是⼀种最简单的调度算法,该算法既可⽤于作业调度,也可⽤于进程调度。
当在作业调度中采⽤该算法时,每次调度都是从后备作业队列中选择⼀个或多个最先进⼊该队列的作业,将它们调⼊内存,为它们分配资源、创建进程,然后放⼊就绪队列。
在进程调度中采⽤FCFS算法时,则每次调度是从就绪队列中选择⼀个最先进⼊该队列的进程,为之分配处理机,使之投⼊运⾏。
该进程⼀直运⾏到完成或发⽣某事件⽽阻塞后才放弃处理机。
先来先服务算法⽐较与利于长作业(进程),⽽不利于短作业(进程)。
2)短作业(进程)优先调度算法 短作业(进程)优先调度算法SJ(P)F,是指对短作业或短进程优先调度的算法。
它们可以分别⽤于作业调度和进程调度。
短作业优先(SJF)的调度算法是从后备队列中选择⼀个或若⼲个估计运⾏时间最短的作业,将它们调⼊内存运⾏。
⽽短进程优先(SPF)调度算法则是从就绪队列中选出⼀个估计运⾏时间最短的进程,将处理机分配给它,使它⽴即执⾏并⼀直执⾏到完成,或发⽣某事件⽽被阻塞放弃处理机时再重新调度。
2.⾼优先权优先调度算法 优先权调度算法的类型 为了照顾紧迫型作业,使之在进⼊系统后便获得优先处理,引⼊了最⾼优先权优先(FPF)调度算法。
此算法常被⽤于批处理系统中,作为作业调度算法,也作为多种操作系统中的进程调度算法,还可⽤于实时系统中。
当把该算法⽤于作业调度时,系统将从后备队列中选择若⼲个优先权最⾼的作业装⼊内存。
当⽤于进程调度时,该算法是把处理机分配给就绪队列中优先权最⾼的进程,这时,⼜可进⼀步把该算法分成如下两种。
1) ⾮抢占式优先权算法 在这种⽅式下,系统⼀旦把处理机分配给就绪队列中优先权最⾼的进程后,该进程便⼀直执⾏下去,直⾄完成;或因发⽣某事件使该进程放弃处理机时,系统⽅可再将处理机重新分配给另⼀优先权最⾼的进程。
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体的情况选择适用的调度算法。
如果系统中存在大量长时间任务,可以考虑使用FCFS来保证公平性;而如果系统中的任务短且繁琐,可以优先考虑SJF算法来减少平均等待时间。
此外,还有一些改进版的调度算法,如最短剩余时间优先调度算法(Shortest Remaining Time First, SRTF)和多级反馈队列调度算法(Multi-Level Feedback Queue, MLFQ)等,它们在一定程度上兼顾了FCFS和SJF的优势,更适用于实际的操作系统。
处理机调度算法
处理机调度算法处理机调度算法(CPU Scheduling Algorithm)是操作系统中一个非常重要的概念,它指的是在多个进程需要占用系统处理器的情况下,如何高效地分配时间片,使得每个进程都能得到公平的处理机时间,系统能够充分利用处理器的资源。
算法分类常见的处理机调度算法主要有以下几种:1. 先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务是最简单的处理机调度算法。
它的基本思想是,一个进程需要处理时,处理器按照进程提交的顺序进行调度。
即,先提交的进程先执行,等前一个进程执行完后,下一个进程才会被处理。
这种算法的优点是简单易行,缺点是可能导致一些进程等待时间较长。
2. 短作业优先(SJF)调度算法短作业优先是一种非抢占式的算法,它的基本思想是根据每个进程需要处理的总时间长短来排序,先处理需要处理时间较短的作业,这种方法可以最小化平均等待时间。
但是,由于它需要知道每个进程的总执行时间,因此难以实现。
3. 时间片轮转(RR)调度算法时间片轮转是一种抢占式的算法,它的基本思想是将处理机分为时间片,每个进程都可以运行一个时间片,时间片到期后,如果还未结束,则该进程被挂起,另一个就绪进程插入,并重新分配一个时间片。
这种算法能够避免某些进程长时间占用资源,每个进程都能在一定时间内得到处理机的时间。
4. 优先级调度(Priority Scheduling)算法优先级调度是一种非抢占式的算法,它的基本思想是为每个进程设置不同的优先级,进程具有最高优先级的先被处理,如果存在两个相等的进程优先级,那么会使用先来先服务的方式进行处理。
缺点是可能导致低优先级的进程等待时间太长。
5. 多级反馈队列(MFQ)调度算法多级反馈队列是一种复杂的算法,它的基本思想是将所有进程按照其优先级分为多个队列,优先级相同的进程被分成同一个队列,不同队列之间根据时间片大小相差不同。
例如,第一队列的时间片为10ms,第二队列的时间片为20ms,第三队列的时间片为40ms,以此类推。
操作系统中进程调度算法的比较与选择
操作系统中进程调度算法的比较与选择操作系统中的进程调度算法是决定进程如何被分配和调度执行的重要机制。
不同的调度算法采用不同的策略来优化处理器利用率、响应时间、吞吐量等性能指标。
本文将比较几种常见的进程调度算法,并介绍如何选择适合的算法应用于特定场景。
一、先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务调度算法是最简单的调度算法之一。
按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达的进程先执行,直到执行完毕或者出现某种阻塞情况。
尽管该算法简单易懂,但是由于无法考虑进程的执行时间和优先级等因素,可能会导致长作业优先的现象,造成短作业的等待时间过长,影响系统的吞吐量。
二、短作业优先(SJF)调度算法短作业优先调度算法根据每个进程的执行时间进行排序,选择执行时间最短的进程优先执行。
这种调度算法能够最大限度地减少平均周转时间和平均等待时间,适用于短作业频繁出现的场景。
然而,该算法存在无法预测进程执行时间、难以精确评估的缺点,可能会导致长作业等待时间过长。
三、优先级调度算法优先级调度算法根据进程的优先级来决定进程的调度顺序。
优先级可以由系统管理员或者其他调度算法赋予,数值越高表示优先级越高。
该算法能够保证高优先级进程优先执行,但是可能导致低优先级进程长时间等待,产生饥饿现象。
为了解决饥饿问题,可以引入动态优先级调度算法,即根据进程等待时间进行动态调整优先级。
四、时间片轮转调度算法时间片轮转调度算法将时间划分为固定大小的时间片,每个进程在一个时间片内执行。
当时间片用完后,进程被挂起,而后续的进程获得执行机会。
这种调度算法可以公平地分配处理器时间,并降低长作业等待时间,适用于多个进程需要竞争处理器的情况。
然而,时间片的大小需要合理设置,过小会引起上下文切换开销过大,过大会导致响应时间较长。
五、多级反馈队列调度算法多级反馈队列调度算法采用多个队列,每个队列的优先级不同。
新到达的进程最先进入最高优先级队列,如果在时间片内没有完成,则进入下一级队列继续执行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电子科技大学
实验报告
学生姓名:满博学号:2823103017 指导教师:罗惠琼
一、实验室名称:软件实验室A2412
二、实验项目名称:进程调度算法的设计(短进程优先调度SPF)
三、实验原理:
在多道程序系统中,一个作业被提交后必须经过处理机调度后,方能获得处理机执行。
对调度的处理又都可采用不同的调度方式和调度算法。
调度算法是指:根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。
短进程优先调度算法是指对短进程优先调度的算法,它是从后备队列中选择一个或者若干个进程,将处理机分配给它,使它立即执行并一直执行到完成,或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。
四、实验目的:
通过实现SPF算法深入了解进程调度机制,加深理解。
五、实验内容:
1. 编写SPF算法:
●进程通过定义一个进程控制块的数据结构(PCB)来表示;
●每个进程需要赋予进程ID、进程到达时间、进程需要运行的总时间的属性;
2. 调试无误后运行;
3. 输入需要请求调入的页号;
4. 查看执行结果,根据执行结果判断实验是否成功;
六、实验器材(设备、元器件):
1.基本环境要求
①宽敞整洁专用实验室
②必备的基本实验工具
2.最低设备要求
①计算机CPU不小于800MHZ;
②计算机内存不小于128M;
3.软硬件要求
①实验平台Visual c++ 6.0
七、实验步骤:
代码如下:
#include<stdio.h>
#define n 5
#define num 5
#define max 65535
typedef struct pro
{
int PRO_ID;
int arrive_time;
int sum_time;
int flag;
}Pro;
//整数排序
int bubble(int temp[])
{
int i,j,tem=0;
for(i=1;i<num;i++)
{
int lastX=1;
for(j=0;j<num-i;j++)
{
if(temp[j]>temp[j+1])
{
tem=temp[j];
temp[j]=temp[j+1];
temp[j+1]=tem;
lastX=0;
}
}
if(lastX==1) break;
}
return temp[0];
}
//进程排序
Pro bubble(Pro p[])
{
int i,j;
Pro temp={0};
Pro s[num];
for(i=0;i<num;i++){
s[i]=p[i];
}
for(i=1;i<num;i++)
{
int lastX=1;
for(j=0;j<num-i;j++)
{
if(s[j].sum_time>s[j+1].sum_time)
{
temp=s[j];
s[j]=s[j+1];
s[j+1]=temp;
lastX=0;
}
}
if(lastX==1) break;
}
return s[0];
}
void SPF(int p)
{
if(n>0)
{
int i,j,k,l,tc=0;
Pro seq[n];
Pro temp_seq[n];
printf("短进程优先调度算法SPF\n");
printf("请依次输入5个进程的进程号、到达时间和执行时间\n");
printf("成员变量用逗号隔开;进程间用回车隔开\n");
for(i=0;i<n;i++){
scanf("%d,%d,%d",&seq[i].PRO_ID,&seq[i].arrive_time,&seq[i].sum_time);
}
printf("调度顺序是:\n");
//初始化tc
int temp[num];
for(i=0;i<num;i++)
{
temp[i]=seq[i].arrive_time;
}
tc=bubble(temp);//tc是断点啊
//flag 表示对应i的pro的队列情况
//-1表示未进入过队列,0表示在队列中,1表示被清除了for(i=0;i<n;i++){
seq[i].flag=-1;
}
for(i=0;i<n;i++){
for(j=0;j<n;j++){
if(seq[j].flag!=1&&seq[j].arrive_time<=tc){
seq[j].flag=0;
}
}
for(j=0;j<n;j++){
temp_seq[j]=seq[j];
if(seq[j].flag!=0){
temp_seq[j].sum_time=max;
}
}
l=bubble(temp_seq).PRO_ID;
for(j=0;j<n;j++){
if(l==seq[j].PRO_ID){
k=j;
}
}
tc=tc+bubble(temp_seq).sum_time;
seq[k].flag=1;
printf("%d",l);
}
printf("\n");
}
}
void main()
{
SPF(n);
}
结果截图:
实例1
实例2
八、实验数据及结果分析:
/*
算法详细设计:
进程(PRO_ID,arrive_time,sum_time,flag)
1.比较停顿时间点,小于等于当前停顿时间点tc的到达时间点seq[i].arrive_time的进程seq[i]的PRO_ID加入到队列中;
2.在现有更新后的队列temp_seq中,用bubble选出最短执行时间的进程的PRO_ID;
3.选进程(算法核心L=bubble(int temp[])),更新下一个停顿时间点tc 就是当前停顿时间点tc+L的执行时间sum_time;
4.将X踢出队列。
seq[i].flag,-1表示未进入过队列,0表示在队列中,1表示被踢了;
设当前时间点为tc,对pro.arr<=tc且seq[i].flag!=1的seq[i],将seq[i].flag 标记为0;
创建临时变量temp_seq[]=seq[];
对所有flag[i]==0的temp_seq[i],bubble(temp_seq),返回的是Pro进程类型。
将tc更新,tc==tc+ bubble(temp_seq).sum_time;
找出该bubble(temp_seq)对应的原来seq[i],标记为1。
这步最容易错,注意下标和PRO_ID并不是一回事。
怎么选第一个tc:设tc=0;如果出现最小的pro.arr不是0的话,那么
初始化:bubble seq[i].arrive_time tc=min{ seq[i].arrive_time }
Bubble么,就不用我说了。
*/
使用了教材上的例子和自己的实例,结果与笔算相同。
九、实验结论:
成功的实现了短进程优先调度算法(SPF),实验结果验证无误。
十、总结及心得体会:
通过本次试验,我熟悉了短进程优先调度算法的原理,代码实现了其功能,收获很大。
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议:
若C++编程可用函数重载,避免bubble因参数不同造成的代码无法重用。
报告评分:
指导教师签字:。