操作系统中的进程调度与优先级算法：理论与实践探索 |
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操作系统中的进程调度与优先级算法：理论与实践探索
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前言
在计算机科学领域中，进程调度是操作系统中一个重要的组成部分，它负责决定哪个进程能够获得 CPU 的执行权，以及如何合理地分配 CPU 时间。通过合理的进程调度算法，可以提高系统的性能和响应能力。在本篇博客中，我们将深入理解进程调度和优先级算法，并通过一个实验来实现一个简单的进程调度程序。 进程调度中的优先级算法与PCB管理进程调度的目标是在有限的资源下，通过合理的算法来选择合适的进程进行执行。在实验中，我们采用了优先级调度算法，即根据进程的优先级将其插入到就绪队列中的合适位置。优先级越高的进程，越有可能获得 CPU 的执行权。我们通过排序函数将新创建的进程按照优先级插入到就绪队列中，并每次选择优先级最高的进程进行执行。 在实验过程中，我们还使用了进程控制块（PCB）来管理进程的相关信息。PCB 是一个数据结构，用于存储和管理进程的各种属性，如进程名、状态、优先级等。通过合理地使用 PCB，我们可以方便地管理进程的创建、调度和执行过程。在代码中，我们定义了 PCB 的结构体，并使用动态内存分配来创建和释放 PCB。 另一个重要的概念是时间片，它表示进程在 CPU 中执行的时间段。在每个时间片中，我们选择一个进程进行执行，并进行相应的检查和更新操作。通过不断循环执行，多个进程可以交替执行，提高了系统的并发性和效率。 代码实现： 完整代码： #include #include struct PCB{ char name[10]; char state; int super; int ntime; int rtime; struct PCB*next; }*Ready=NULL,*p; void Sort(){ PCB*first,*second; int insert=0; if((Ready==NULL)||((p->super)>(Ready->super))) { p->next=Ready; Ready=p; } else { first=Ready; second=first->next; while(second!=NULL) { if((p->super)>(second->super)) { p->next=second; first->next=p; second=NULL; insert=1; } else { first=first->next; second=second->next; } } if(insert==0) first->next=p; } } void Input(){ int i,num; printf("请输入进程总数："); scanf("%d",&num); printf("\n"); for(i=1;iname,&p->super,&p->ntime); printf("\n"); p->rtime=0; p->state='w'; p->next=NULL; Sort(); } } void Disp(PCB*pr) { printf("进程名： 状态： 优先级： 请求服务时间：已运行时间：\n"); printf(" %s %c %d %d %d\n",pr->name,pr->state,pr->super,pr->ntime,pr->rtime); } void Check() { PCB *pr; printf("****当前正在运行的进程是：%s\n",p->name); (p->rtime)++; Disp(p); pr=Ready; if(pr!=NULL) { printf("****当前就绪队列中的进程为：\n"); while(pr!=NULL) { Disp(pr); pr=pr->next; } } } void Running() { if(p->rtime==p->ntime)//运行完后回收PCB { printf("\n"); printf("进程%s已完成！\n",p->name); free(p); } else { (p->super)--; p->state='w'; Sort(); //重新排序 } } int main() { int h=0; Input(); while(Ready!=NULL) { getchar(); h++; printf("正在执行的时间片为： %d\n",h); p=Ready; Ready=p->next; p->next=NULL; p->state='R'; Check(); Running(); printf("按回车键继续......\n"); } printf("进程已全部执行完毕！\n"); return 0; } 思路及流程图：段代码实现了一个使用优先级调度算法进行进程调度的程序。以下是该段代码的功能和执行流程的简要说明： 定义了一个结构体 PCB，用于表示进程的属性，包括进程名、状态、优先级、需要运行时间和已运行时间等信息。 实现了一个排序函数 Sort()，用于将新创建的进程按照优先级插入到就绪队列中的合适位置。 实现了一个输入函数 Input()，用于输入进程的数量和相关属性，创建进程并插入到就绪队列中。 实现了一个显示函数 Disp()，用于显示进程的信息。 实现了一个检查函数 Check()，用于检查当前正在运行的进程和就绪队列中的进程，并显示其信息。 实现了一个运行函数 Running()，用于模拟进程的执行过程，包括更新已运行时间和调整进程的优先级。 在主函数中，首先调用输入函数 Input()，创建并初始化就绪队列。然后通过循环进行时间片的执行，每次选择优先级最高的进程进行执行，直到就绪队列为空。 每次执行一个时间片后，调用检查函数 Check()显示当前进程和就绪队列的状态，并调用运行函数 Running()模拟进程的执行过程。 最后输出所有进程已全部执行完毕的提示。需要注意的是，这段代码只是一个简单的模拟程序，并没有涉及真正的进程调度和并发控制机制。它仅仅通过优先级调度算法和就绪队列来模拟进程的执行顺序。如果需要实现真正的进程调度算法和并发控制，还需要考虑诸如时间片轮转、进程状态切换、互斥访问等更复杂的机制。 |
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