UGC NET CS 2015 年 6 月 – III 问题 9

UGC NET CS 2015 年 6 月 – III 问题 9 主要涉及操作系统的进程调度算法。对于程序员来说，深入理解进程调度算法是非常重要的。在多任务操作系统中，进程调度算法会决定哪些进程可以在 CPU 上运行，并且在什么时间运行。

进程调度算法

• FCFS 进程调度算法

FCFS 进程调度算法是一种非抢占的调度算法，它按照进程到达的顺序进行处理。在 FCFS 算法中，只有在当前进程执行完成后，才会进行下一个进程的执行。FCFS 算法简单易懂，但容易出现“饥饿”问题。

• SJF 进程调度算法

SJF 进程调度算法是一种非抢占的调度算法，在 SJF 算法中，系统会优先执行估计执行时间最短的进程。SJF 算法能够最小化平均等待时间和平均完成时间，但需要准确估计进程的执行时间。

• 优先级进程调度算法

优先级进程调度算法是一种抢占的调度算法，在该算法中，每个进程都有一个优先级。具有高优先级的进程将比低优先级的进程先执行。优先级进程调度算法使用多种方法来确定进程的优先级，如进程的基本属性、调度器抽象数据类型等。然而，优先级进程调度算法可能会产生“饥饿”问题。

• 时间片轮转进程调度算法

时间片轮转进程调度算法是一种抢占的调度算法，特别适用于分时系统中的多任务处理。在时间片轮转进程调度算法中，时间被分配给每个进程，以便每个进程都能获得刚好够用的处理时间。当时间片耗尽时，系统会停止进程的执行，并将 CPU 资源分配给下一个等待进程。

代码示例

以下是使用 Python 编写的时间片轮转进程调度算法的示例代码：

from collections import deque

def round_robin(scheduler_queue, time_slice):
    total_waiting_time = 0
    total_turnaround_time = 0
    current_time = 0
    n = len(scheduler_queue)
    waiting_time = [0] * n
    burst_time = [process[1] for process in scheduler_queue]
    arrival_time = [process[0] for process in scheduler_queue]

    ready_queue = deque()
    for i in range(n):
        ready_queue.append(i)

    while ready_queue:
        process_id = ready_queue.popleft()
        if burst_time[process_id] <= time_slice:
            current_time += burst_time[process_id]
            total_turnaround_time += current_time - arrival_time[process_id]
            total_waiting_time += current_time - arrival_time[process_id] - burst_time[process_id]
            burst_time[process_id] = 0
        else:
            current_time += time_slice
            burst_time[process_id] -= time_slice
            while ready_queue:
                next_process_id = ready_queue.popleft()
                if arrival_time[next_process_id] <= current_time:
                    ready_queue.appendleft(next_process_id)
                else:
                    ready_queue.appendleft(next_process_id)
                    break
            ready_queue.append(process_id)

    avg_waiting_time = total_waiting_time / n
    avg_turnaround_time = total_turnaround_time / n

    print("Average Waiting Time:", avg_waiting_time)
    print("Average Turnaround Time:", avg_turnaround_time)

上述示例代码展示了使用 deque 队列数据结构实现时间片轮转进程调度算法的方法。在该算法中，每个进程都会按照刚好够用的时间进行处理，当 CPU 时间片用完后，如果还有未完成的进程，将在下一次 CPU 分配中继续处理。