处理机调度算法实验总结

处理机调度算法是操作系统的核心部分，也是计算机科学中的热门领域之一。在实际操作系统中，如何进行处理机的调度非常重要，影响着系统的性能、响应时间等方面。本文将从算法种类、评价标准、实验过程以及未来发展方向几个角度，对处理机调度算法进行总结。

一、算法种类

1. 先来先服务算法（FCFS）

最早的算法之一，根据进程到达的先后顺序进行排序，按照 arrival time 对进程进行排序。队列中的进程依次按顺序占据 CPU，直至完成或等待 I/O 操作。这个算法存在“饥饿”现象，即进程一旦被处于队列后方，可能需要很长时间才能占有 CPU 资源。

2. 最短作业优先算法（SJF）

根据进程的运行时间来确定顺序，运行时间最短的进程具有优先权。如果有多个进程运行时间相同，则按顺序进行调度。但是，如果来了一些超长进程，那么其他进程必须一直等待，容易陷入“饥饿”状态。

3. 优先级调度算法

这个算法为每个进程分配一个优先级，然后将优先级高的进程先执行。可以通过静态优先级和动态优先级来实现。但是，如果某个进程发生了优先级反转，那么等待时间会受到非常大的影响。

4. 时间片轮转调度算法

时间片轮转调度算法是按照时间片大小分配 CPU 时间，当时间片用完时，将这个进程移到队尾。如果所有的进程都按规定时间片执行，则让每个进程都有公平的 CPU 时间。

二、评价标准

1. 常规评价标准

常规评价标准包括：平均等待时间（average waiting time）、平均响应时间（average response time）以及平均周转时间（average turnaround time）。其中平均周转时间指的是进程从打开到结束的时间，包括等待 CPU 时间和 I/O 时间。平均等待时间和平均响应时间分别是两个非常重要的衡量指标。

2. 容错性

容错性是指算法的稳定性，即算法对于率先到达的进程和晚到的进程是否有优化。一些算法偏重于处理短进程、其他算法偏重于长进程，但是对于想要兼顾两种进程类型的算法而言，应该在容错性上下足功夫。

三、实验过程

在实验过程中，我们需要考虑以下几个方面：

1. 数据准备

我们需要针对不同的算法，准备不同类型的数据进行测试。将进程按 arrival time 排序并输入进程运行时间数据。

2. 算法实现

Python 和 C++ 是实现算法的常用语言。实现算法时需要详细记录算法的细节，包括进程的状态、等待时间、完成时间等数据。

3. 实验结果分析

分析实验结果时，需要记录并计算出每种算法的平均等待时间、平均响应时间和平均周转时间。从数据角度思考结果，尝试优化不同算法的运行过程。

四、未来发展方向

1. 稳定性

运行中断、内存和磁盘访问等各种故障都会影响操作系统的稳定性。随着技术的不断发展，未来的调度算法需要能够具有更加高效的正确性。

2. 自动化

在传统的调度算法中，通常需要人工干预的地方非常多。未来的自动化调度算法可以减少人工干预，提高系统效率。

3. 分布式任务调度

随着云计算和大数据技术的飞速发展，传统的调度算法变得越来越不足够。针对分布式任务调度的算法将会更加复杂和顶尖，能够满足各种需求。