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天津理工大学华信软件学院 《操作系统》实验教学指导书2.2

课程代码： 课程名称： 适用专业： 指导教师：

1460350

操作系统 / Operating System 软件工程专业 张一鸣

开课院（系）、实验室：华信软件学院C408机房

实验指导书名称： 《操作系统实验教程（Linux版）》第八章

实验二

进程的建立与调度（2.2 进程的调度）

1. 实验目的

(1) 理解并比较处理机调度的常用策略。

(2) 重点掌握优先权调度和时间片轮转两种调度算法的设计与实现。 (3) 按优先权调度算法设计并实现一个处理机调度的程序。

2. 实验内容

本实验中，根据进程状态的转换图模拟多个进程在一个处理机上进行调度。本实验有两个题目，可任选其一。

(1) 设计一个按动态优先权调度算法实现处理机调度的程序。 (2) 设计一个按时间片轮转调度算法实现处理机调度的程序。

3. 准备知识

(1) 理解操作系统中处理机调度的概念和调度算法。 (2) 学习Linux下进程控制以及进程间通信的知识。

4. 实验原理

时间片轮转调度算法和优先权调度算法本质上是一直的，只是在调度时选择的策略不一样而已，故程序流程图是一致的，所以在本教程中仅给出一个流程图即可。具体算法流程图如1所示。

4.1. 时间片轮转调度算法

当系统按时间片轮转算法调度进程时，将所有的就绪进程按照一定的原则（如先来先服务原则）排列，形成一个就绪队列。每次调度为队首进程分配CPU

资源，令其执行一个时间片，该时间片的大小从几ms到几百ms。当时间片用完时，由计时器发出中断信号，通知系统剥夺当前运行进程的CPU使用权，并将此进程送入就绪队列的末尾，等待下一次执行；然后，把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，执行重复操作。在进程运行过程中，如果时间片未用完而等待时间发生，则该进程进入等待队列，系统将CPU重新分配给就绪队列的队首进程，一旦时间发生后，等待队列的队首进程进入就绪队列末尾。这样就可以保证就绪队列中的所有进程，在可接受的等待时间内，均能获得处理机并调度执行。

时间片轮转调度算法的进程状态转换图，如图2所示。

4.2. 优先权调度算法

优先权调度算法的进程状态转换图，如图3所示。 1）优先权调度算法的类型

（1）非抢占式优先权调度算法。在非抢占式优先权算法中，处理机一旦被分配给就绪队列中优先权最高的进程，则该进程会一直执行到完成，不会被抢占；只有当发生某一事件使该进程放弃处理机时，处理机才会被分配给就绪队列中优先权最高的另一进城。一般在批处理系统中会使用该调度算法，某些对实时性要求不严的实时系统也可以使用该调度算法。

（2）抢占式优先权调度算法。在抢占式调度算法中，处理机一开始也会被分配给就绪队列中优先权最高的进程，使之执行。但如果出现了一个优先权更高的进程时，进程调度程序就会剥夺原最高优先权进程的处理机使用权，而分配给新出的优先权更高的进程。

2）优先权的类型

对于优先权调度算法，其关键是看采用的是静态优先权，还是动态优先权。 （1）静态优先权时在进程创建的时候确定的，而且优先权在进程的运行期间保持不变。一般是用某一范围内的一个整数来表示优先权大小。确定进程优先权的依据是：

①进程类型；

②进程对资源的需求；

③进程的估计执行时间及内存占用量； ④用户的需求

（2）动态优先权是指在创建进程时会被赋予一个优先权，但该优先权可以在进程的等待过程中，随某些条件的变化而改变，以便获得更好的调度性能。