• 本文目录导读：
• 1、前言：
• 2、什么是进程？
• 3、什么是进程调度？
• 4、 先来先服务（FCFS）
• 5、 短作业优先（SJF）
• 6、 优先级调度
• 7、 时间片轮转（RR）

前言：

在计算机科学领域中，操作系统是一门非常重要的课程。而在操作系统中，进程调度算法也是一个非常关键的部分。了解和掌握不同的进程调度算法，有助于我们更好地理解和使用操作系统。

本文将介绍模拟进程调度这个主题，并详细阐述几种经典的进程调度算法。

什么是进程？

在深入探讨之前，我们需要先了解什么是“进程”。

简单来说，一个程序可以看作是由一组指令组成的代码文件。当这个程序被执行时，在内存中会开辟出一段空间来存储它所需要用到的数据、变量等信息。而这段空间就被称为“该程序对应的一个或多个” 进 程（Process）。

举例来说，在 Windows 操作系统下打开 Word 文档时，就会启动一个名为 winword.exe 的 Word 进 程 。同样地，在 Linux 操作系统下运行 Firefox 浏览器时，则会产生 firefox 进 程 。

因此，“ 进 程” 可以看作正在运行某个程序的实例。

什么是进程调度？

在操作系统中，进程调度（Process Scheduling）是指操作系统为多个进程分配 CPU 时间片的过程。由于 CPU 只能处理一条指令，因此它必须不断地切换执行不同的进程，以达到“同时”运行多个程序的效果。

而进程调度算法则是指操作系统在决定下一个需要被执行的 进 程时所采用的策略和算法。这些算法可以根据不同条件进行分类。例如：

– 时间片大小

– 优先级别

– 进 程类型

下面我们将介绍几种经典的 进 程调度算法。

1. 先来先服务（FCFS）

FCFS 是最简单、最直观、也是最常用的一种 进 程 调度算法 。它采用“先来先服务”的原则，即根据每个进 程 的提交时间对其进行排序，并按照队列顺序依次执行各项任务。

举例来说，在一个 FCFS 调度环境下，有三个任务 A、B 和 C 需要被完成。假设 A 在时刻 0 提交给了计算机，B 在时刻 2 提交给了计算机，C 在时刻 4 提交给了计算机。则这三个任务会按照 A -> B -> C 的顺序依次执行。

FCFS 算法的优点是简单易懂，实现容易。但它也存在一些缺点，例如：

– 当某个进程运行时间过长时，会导致其他进程等待时间过长

– 无法考虑进程的优先级别

2. 短作业优先（SJF）

SJF 是一种基于任务运行时间长度进行排序的 进 程调度算法 。它假设所有 进 程 都已知，并根据每个 进 程 预计所需的 CPU 时间来确定下一个被执行的任务。

举例来说，在一个 SJF 调度环境下，有四个任务 A、B、C 和 D 需要被完成。假设 A 执行需要 6 秒钟，B 执行需要 8 秒钟，C 执行需要 7 秒钟，D 执行需要 3 秒钟，则这些任务将按照 D -> A -> C -> B 的顺序依次执行。

SJF 调度算法可以最大化地减少平均等待时间和平均周转时间，并且对于长作业而言具有较好的响应速度。但是该算法也存在一些缺点：

– 如果某项远大于其余所有项，则该项可能永远不会被处理

– 该算法无法考虑进程的优先级别

3. 优先级调度

在优先级调度算法中，每个进 程 都有一个与之关联的优先级别。操作系统会根据这些优先级别来决定下一个被执行的任务。

举例来说，在一个基于优先级调度算法的环境下，有两个任务 A 和 B 需要被完成。假设 A 的优先级为高，B 的优先级为低，则操作系统会首选执行 A 进 程 ，然后再执行 B 进 程。

该算法具有较好的灵活性和适应性，可以满足不同类型进程对于 CPU 资源需求不同等特殊需求。但它也存在一些缺点：

– 可能出现“饥饿”现象

4. 时间片轮转（RR）

时间片轮转是一种基于时间片大小进行排序的 进 程调度算法 。它将 CPU 时间分成若干个固定大小（如 10 毫秒） 的时间片，并按照队列顺序依次将各项任务放入这些时间片中。

举例来说，在一个 RR 调度环境下，如果某个任务需要执行 50 毫秒，而每个时间片的大小为 10 毫秒，则该任务将会被分成五个时间片执行（即第一次执行 10 毫秒，第二次执行 20 毫秒，依此类推）。

RR 算法可以避免长作业独占 CPU 资源的问题，并且对于多用户环境下的进程调度有较好的响应速度。但它也存在一些缺点：

– 时间片过大或过小都可能导致效率降低

通过本文介绍的几种 进 程调度算法 ，我们可以看到不同算法在解决不同问题时有着各自独特的优点和缺点。了解这些算法可以帮助我们更好地理解操作系统，并更加高效地使用计算机资源。

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