【进程调度实验报告】一、实验目的

本次实验旨在通过模拟操作系统中进程调度的基本原理，加深对进程调度算法的理解。通过对不同调度算法的实现与比较，掌握进程状态的变化过程以及调度策略对系统性能的影响。同时，提高对操作系统核心机制的认知，为后续学习操作系统相关知识打下坚实基础。

二、实验环境

实验所使用的开发环境为：Windows 10 操作系统，编程语言为 C 语言，开发工具为 Visual Studio 2019。实验过程中使用了简单的数据结构如队列和链表来模拟进程的创建、等待与执行过程。

三、实验内容

本次实验主要围绕三种常见的进程调度算法展开：先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）以及时间片轮转（RR）。每种算法均基于模拟的方式进行实现，并记录各进程的到达时间、执行时间、开始执行时间、完成时间及周转时间等关键指标。

1. 先来先服务（FCFS）算法

FCFS 是最简单的调度算法，按照进程到达的顺序依次进行调度。该算法实现较为简单，但可能导致平均等待时间较长，尤其是在处理长任务时容易造成“饥饿”现象。

2. 短作业优先（SJF）算法

SJF 算法根据进程的预计运行时间进行排序，优先调度运行时间较短的进程。该算法可以有效减少平均等待时间，提高系统的整体效率。但在实际应用中，需要预先知道每个进程的执行时间，这在某些情况下可能难以实现。

3. 时间片轮转（RR）算法

RR 算法为每个进程分配一个固定的时间片，当时间片用完后，进程被挂起并放入队列末尾，等待下一轮调度。该算法能够保证所有进程都能得到公平的执行机会，适用于多用户系统。

四、实验步骤

1. 首先定义进程的数据结构，包括进程 ID、到达时间、执行时间、开始时间、完成时间等字段。

2. 根据不同的调度算法，编写相应的调度逻辑。

3. 输入若干个进程的信息，模拟其在系统中的运行过程。

4. 记录每个进程的调度信息，并计算平均周转时间、平均等待时间等性能指标。

5. 对比不同调度算法的性能差异，分析其优缺点。

五、实验结果与分析

通过实验得出以下结果：

- 在 FCFS 算法中，进程的平均等待时间较长，尤其在处理长任务时表现较差。

- SJF 算法在平均周转时间和等待时间方面优于 FCFS，但需要预知进程的执行时间。

- RR 算法在公平性方面表现良好，但时间片设置不当可能导致系统效率下降。

从实验结果可以看出，不同的调度算法适用于不同的应用场景。例如，在实时系统中，时间片轮转算法更适合；而在批处理系统中，短作业优先算法则更具优势。

六、实验总结

通过本次实验，不仅掌握了进程调度的基本原理，还对不同调度算法的实现方式有了更深入的理解。同时，也认识到在实际系统中，调度算法的选择需结合具体需求和系统特性，以达到最优的性能表现。

此外，实验过程中也发现了一些问题，如如何准确预测进程的执行时间、如何合理设置时间片大小等。这些问题将在今后的学习和实践中进一步探索和解决。

七、参考文献

1. 《操作系统导论》——Andrew S. Tanenbaum

2. 《现代操作系统》——Andrew S. Tanenbaum

3. 实验指导书及相关课程资料