操作系统实验之处理机调度实验报告

操作系统实验之处理机调度实验报告实验目的实验原理实验步骤实验结果实验总结与建议contents目录实验目的01CATALOGUE程序的一次执行，具有动态性、并发性、制约性等特点。进程就绪状态、阻塞状态、运行状态。进程状态用于描述进程状态的重要数据结构。进程控制块PCB根据一定的调度算法，从就绪队列中选择一个进程，分配处理机，使其投入运行。处理机调度理解处理机调度的基本概念先来先服务FCFS按照进程到达的先后顺序进行调度，优先级从先到后。最短作业优先SJF优先选择预计运行时间最短的进程进行调度，优先级从短到长。最短剩余时间优先SRTF优先选择剩余运行时间最短的进程进行调度，实时性较高。最高响应比优先HRRN优先选择响应比最高的进程进行调度，综合考虑等待时间和运行时间。掌握处理机调度的基本算法了解处理机调度的基本概念和算法，准备实验环境。实验准备编写程序模拟进程的创建和调度过程，记录实验数据。实验步骤对实验数据进行分析，评估各种调度算法的优劣。实验结果分析总结实验过程和结果，加深对处理机调度的理解。实验总结掌握处理机调度实验的步骤和过程实验原理02CATALOGUE处理机调度的概念处理机调度是操作系统中用于分配处理机资源给等待运行的进程，以实现进程的执行和切换的过程。处理机调度是操作系统中的核心功能之一，其目的是提高系统的吞吐量和响应时间，并确保系统的稳定性和可靠性。ABCD处理机调度的基本算法最短作业优先（SJF）：优先调度预计执行时间最短的进程。先来先服务（FCFS）：按照进程到达的顺序进行调度，优先级根据到达顺序确定。最高响应比优先（HRRN）：优先调度响应比最高的进程，响应比=(等待时间+预计执行时间)/预计执行时间。最短剩余时间优先（SRF）：优先调度剩余时间最短的进程。FCFS适用于作业数量较少且系统负载较轻的情况，简单易行，但不适用于I/O密集型和短作业的情况。HRRN适用于各种类型和数量的作业，可以综合考虑等待时间和执行时间，实现较好的综合性能。SJF适用于CPU密集型和作业数量较多的情况，可以充分利用CPU资源，但不适用于I/O密集型和长作业的情况。SRF适用于I/O密集型和短作业的情况，可以减少等待时间，提高响应速度，但不适用于CPU密集型和长作业的情况。不同调度算法的特点和适用场景实验步骤03CATALOGUE操作系统选择选择Linux作为实验环境，因为其具有开源、稳定、安全等特点，且广泛应用于服务器和桌面领域。实验工具安装安装Linux系统，并安装必要的工具和软件，如htop、vmstat等，用于观察处理机状态和进程调度情况。实验环境搭建收集不同类型进程在不同调度策略下的执行时间、优先级等数据。通过编写脚本模拟不同负载情况下的进程执行，以便观察调度策略对系统性能的影响。实验数据准备模拟负载生成进程数据收集实验过程记录实时监控使用htop、vmstat等工具实时监控系统状态和进程调度情况。数据记录记录实验过程中收集到的数据，包括进程执行时间、优先级、等待时间等。对收集到的数据进行整理、分析和对比，以评估不同调度策略的优劣。数据分析根据实验结果，总结出处理机调度的基本原理和最佳实践，为后续的系统设计和优化提供参考。结果总结实验结果分析实验结果04CATALOGUE实验数据汇总实验一进程编号到达时间P1,P2,P3,P40,2,4,6FCFS（先进先出）调度算法3,4,2,1运行时间6,2,0,0等待时间9,6,2,1周转时间实验数据汇总03到达时间0,2,4,601实验二SJF（最短作业优先）调度算法02进程编号P1,P2,P3,P4实验数据汇总运行时间3,4,2,1等待时间0,0,0,0周转时间3,4,2,1实验数据汇总实验结果分析010203FCFS调度算法分析在FCFS调度算法下，进程按照到达时间的先后顺序进行调度，等待时间取决于进程的到达时间和运行时间。由于进程的到达时间较早，因此等待时间较长，特别是对于P1和P2。周转时间是指从进程到达到完成所需的总时间，包括等待时间和运行时间。在FCFS调度下，周转时间与等待时间和运行时间相关。01SJF调度算法分析02在SJF调度算法下，进程按照运行时间的长度进行优先级调度。由于P1、P2和P3的运行时间较短，因此它们被优先调度，从而减少了等待时间。03与FCFS调度相比，SJF调度算法可以更好地利用处理机资源，提高系统效率。实验结果分析通过实验数据汇总和分析，我们可以得出以下结论SJF调度算法适用于作业数量较多且作业到达时间间隔较短的情况。在这种情况下，SJF调度算法可以保证作业按照运行时间的长度进行优先级调度，从而减少等待时间和提高系统效率。FCFS调度算法适用于作业数量较少且作业到达时间间隔较长的情况。在这种情况下，FCFS调度算法可以保证作业按照到达时间的顺序得到处理，等待时间较长但公平性较好。实验结论总结实验总结与建议05CATALOGUE深入理解了处理机调度的原理和算法01通过本次实验，我深入了解了处理机调度的基本概念、算法和实现方式，包括先来先服务、最短作业优先、最短剩余时间优先等调度算法。提高了编程和数据处理能力02在实验过程中，我通过编写程序模拟处理机调度过程，并利用Python等工具进行数据处理和分析，提高了编程和数据处理能力。增强了解决实际问题的能力03通过解决实验中遇到的问题，我学会了如何将理论知识应用于实际场景，提高了解决实际问题的能力。实验收获与体会加强实验指导和说明对于实验中的难点和易错点，可以增加详细的指导和说明，帮助学生更好地理解和掌握实验内容。增加实验数据的可视化建议使用图表、图形等可视化工具展示实验数据，帮助学生更好地理解和分析实验结果。增加实验难度和复杂性建议在后续的实验中增加更多的调度算法和更复杂的场景，以提升学生的实践能力和应对复杂问题的能力。对实验的改进建议对未来学习的展望我将关注计算机科学领域的前沿动态和最新研究成果，了解操作系统的发展趋势和未来挑战，以保持与时俱进的学习态度。关注计算机科学领域的前沿动态在