UGC NET CS 2016 年 7 月 – III |问题 22

本题考查了程序员对于CPU调度算法的理解以及代码实现能力。CPU调度算法是操作系统的重要组成部分，用于确定不同进程之间的CPU分配情况，可以影响系统的性能和效率。

要求：编写一个程序，实现Round Robin CPU调度算法。

Round Robin算法简介

Round Robin（RR）算法是一种基于时间片的处理器调度算法，它会将一个进程在一个时间片内执行一定的时间（通常1-10ms），然后切换到下一个进程。如果一个进程在它给定的时间片内没有完成，操作系统会将它暂停，并把它重新加入到队列的尾部，等待下一个时间片的调度。RR算法可以避免长时间运行的任务占用CPU，从而保证所有进程在一定时间之内都能被调度执行。

Round Robin算法程序实现

本题要求程序员实现一个Round Robin算法的调度器，实现过程如下：

1. 定义进程结构体

定义包含进程信息的结构体，包括进程ID、到达时间、需要执行的时间以及已经执行的时间等信息。

struct Process
{
    int pid; // 进程ID
    int arrival_time; // 到达时间
    int burst_time; // 执行时间
    int remaining_time; // 剩余执行时间
};

2. 定义时间片大小

定义时间片大小，通常为1-10ms。

const int time_slice = 1;

3. 定义进程队列

定义存放尚未完成的进程的队列，使用STL中的队列实现。

queue<Process> ready_queue;

4. 定义当前时间

定义当前时间，开始时为0。

int current_time = 0;

5. 添加进程到队列

通过输入将所有进程添加到队列中。需要注意的是，如果一个进程的到达时间在当前时间之后，应该将它先放在队列的尾部。此外，需要将每个进程的剩余执行时间初始化为进程需要执行的时间。

int n; // 进程数量
cout << "Enter the number of processes: ";
cin >> n;

for (int i = 0; i < n; i++)
{
    Process p;
    cout << "Enter the arrival time and burst time for process " << (i + 1) << ": ";
    cin >> p.arrival_time >> p.burst_time;
    p.pid = i + 1;
    p.remaining_time = p.burst_time;
    
    if (p.arrival_time > current_time)
    {
        ready_queue.push(p);
    }
    else
    {
        ready_queue.push(p);
    }
}

6. 运行RR算法

使用while循环实现RR算法，直到所有进程都完成。每次循环执行以下步骤：

• 从队列中取出一个进程；
• 判断该进程执行的时间是否小于时间片大小，如果是，执行完剩余的时间之后，将其标记为已完成；如果不是，执行一个时间片之后将其返回到队列的尾部；
• 更新当前时间。

while (!ready_queue.empty())
{
    Process current_process = ready_queue.front();
    ready_queue.pop();
    
    if (current_process.remaining_time <= time_slice)
    {
        current_time += current_process.remaining_time;
        current_process.remaining_time = 0;
        cout << "Process " << current_process.pid << "completed at time " << current_time << endl;
    }
    else
    {
        current_time += time_slice;
        current_process.remaining_time -= time_slice;
        ready_queue.push(current_process);
    }
}

总结

本题考查了程序员对于CPU调度算法的理解以及代码实现能力。程序员需要掌握Round Robin算法的基本原理，能够使用C++语言实现进程结构体、进程队列等数据结构，同时熟练掌握while循环的使用，最终实现一个完整的Round Robin算法的调度器。