3个CPU调度算法的simulation

资 源 简 介

3个CPU调度算法的simulation

详 情 说 明

CPU调度算法是操作系统中用于决定进程执行顺序的核心机制，而模拟这些算法能帮助我们深入理解它们的运作原理及性能差异。本文讨论三种经典调度算法——短作业优先（Short Job First, SJF）、高响应比优先（High Return Ratio Next, HRRN）和时间片轮转（Round Robin, RR）的模拟实现及其关键指标分析。

短作业优先（SJF） SJF 算法优先调度执行时间最短的进程。这一算法能有效降低平均等待时间，但其依赖于进程执行时间的精确预知，在实际系统中较难实现。模拟时需要维护一个就绪队列，每次选择剩余执行时间最短的进程运行，直至完成。关键指标包括响应时间（R）、CPU利用率（U）和系统吞吐量（S）。

高响应比优先（HRRN） HRRN 是 SJF 的改进版本，通过综合考虑进程的等待时间和执行时间来避免“饥饿”问题。响应比的计算公式为：(等待时间 + 执行时间) / 执行时间。模拟时每次选择响应比最高的进程运行，确保长作业也能获得公平调度。HRRN 通常在吞吐量和公平性之间取得较好的平衡。

时间片轮转（Round Robin, RR） RR 算法采用固定时间片轮流执行每个就绪进程，适用于分时系统。模拟时需要设定时间片大小，并循环遍历队列中的进程。该算法的性能高度依赖时间片的选择：过小会导致频繁上下文切换，降低 CPU 利用率；过大则退化为先来先服务（FCFS）。RR 的公平性较好，但平均等待时间可能较高。

关键性能指标 响应时间（R）：从进程到达至首次获得 CPU 的时间。 CPU 利用率（U）：CPU 有效工作时间与总模拟时间的比率。 系统吞吐量（S）：单位时间内完成的进程数量。

通过模拟对比这三种算法的指标，可以更直观地理解它们在不同场景下的适用性，例如 SJF 在批处理系统中表现优异，而 RR 更适合交互式系统。