数学与计算机科学系上机实验报告
（若此栏不够，可另纸续写）
指导老师评语：
实验小结（包括存在的问题）：
通过本次实验，基本掌握了掌握进程调度的
概念和算法，熟悉了短作业优先SFJ调度算
法，知道了其操作运行思路。
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最短作业优先调度算法 一、前言 最短作业优先调度算法（Shortest Job First，简称SJF）是一种常见的进程调度算法，主要用于处理多个进程同时请求资源的情况。SJF算法的核心思想是优先调度执行时间最短的进程，以提高系统的响应速度和效率。 二、SJF算法的原理 SJF算法是一种非抢占式调度算法，即一旦一个进程被分配到CPU上运行，它将一直运行直到完成或者被阻塞。该算法基于每个进程的执行时间来进行排序，并按照顺序依次执行。 三、SJF算法的实现 1. 首先需要获取所有待调度进程的执行时间，并按照从小到大的顺序进行排序。 2. 将排序后的进程依次加入就绪队列中。 3. 从就绪队列中选择执行时间最短的进程，并将其分配给CPU进行运行。 4. 如果该进程在运行过程中发生阻塞，则将其移到阻塞队列中等待唤醒。 5. 当一个进程完成时，检查就绪队列中是否还有未完成的进程，如果
有，则重复步骤3；否则结束调度。 四、SJF算法存在的问题 1. SJF算法假设能够准确地知道每个进程的执行时间，但实际上这是 很难做到的。如果估算不准，可能会导致进程等待时间过长或者资源 浪费。 2. SJF算法容易出现“饥饿”现象，即某些进程由于执行时间较长而 一直无法被调度执行。 3. SJF算法可能会导致运行时间较短的进程优先级过高，而忽略了其 他因素如优先级、进程类型等。 五、SJF算法的改进 针对SJF算法存在的问题，可以采取以下措施进行改进： 1. 引入抢占式调度机制，在某些情况下可以强制中断正在运行的进程，并将CPU分配给更紧急的任务。 2. 采用动态优先级调度策略，将每个进程的优先级根据其等待时间进 行动态调整。当一个进程等待时间越长时，其优先级越高。 3. 综合考虑多种因素来确定每个进程的优先级。除了执行时间外，还 应考虑其他因素如I/O操作、内存需求、用户优先级等。 六、总结 SJF算法是一种简单有效的调度算法，在处理大量短作业请求时具有较
先来先服务和短作业优先调度算法 在先来先服务调度算法中，操作系统先根据作业的提交顺序将作业按顺序放入就绪队列中，然后按队列的顺序依次执行作业。当一个作业执行完成后，下一个作业才会开始执行。 优点： 1.简单易实现：先来先服务调度算法的实现非常简单，只需按照作业到达的顺序进行调度即可。 2.公平性：先来先服务调度算法保证了作业的公平性，因为作业的执行顺序完全按照作业到达的顺序进行。 3.低开销：先来先服务调度算法没有额外的开销，只需进行简单的作业切换即可。 缺点： 1.平均等待时间长：如果一个长作业先到达，那么后面的短作业就不得不等待较长的时间，导致平均等待时间较长。 2.未能充分利用资源：由于先来先服务调度算法没有对作业的执行时间进行优化，可能导致资源利用率较低，造成浪费。 短作业优先调度算法（Shortest Job First SJF） 短作业优先调度算法是根据作业的执行时间来进行调度的。它的原理是选择执行时间最短的作业优先执行，以此来减少作业的等待时间和周转时间。
在短作业优先调度算法中，操作系统会根据作业的执行时间将作业按 照升序排序，然后按照顺序执行作业。如果有多个作业的执行时间相同， 那么可以按照先来先服务的原则进行调度。 优点： 1.最小化平均等待时间：短作业优先调度算法根据作业的执行时间来 进行调度，能够尽量减少作业的等待时间和周转时间，从而最小化平均等 待时间。 2.高资源利用率：由于选择执行时间最短的作业优先执行，能够更加 有效地利用系统资源。 缺点： 1.难以预测执行时间：在实际情况下，很难准确地预测作业的执行时间，可能导致短作业优先调度算法的准确性下降。 2.可能导致长作业饥饿：如果有长作业在短作业优先调度算法中不断 到达，那么短作业可能会一直被优先执行，从而造成长作业饥饿的问题。 总结： 先来先服务调度算法和短作业优先调度算法都是常见的调度算法之一，各有其优缺点。先来先服务调度算法简单易实现，但可能导致平均等待时 间长；短作业优先调度算法能够最小化平均等待时间和提高资源利用率， 但难以准确预测执行时间可能导致长作业饥饿的问题。对于具体的应用场景，选择合适的调度算法是非常重要的，可以根据作业的特点和系统资源 情况进行选择。
短作业优先调度算法例题详解(一) 短作业优先调度算法例题 简介 短作业优先调度算法（SJF）是一种常用的进程调度算法，也被称为最短作业优先调度算法。它通过选择剩余执行时间最短的作业来调 度进程，以提高系统的吞吐量和响应时间。本文将在此背景下给出一 个例题，并详细解释短作业优先调度算法的实现过程。 短作业优先调度算法的例题 假设有以下四个进程需要执行： 1.进程A，需要执行时间为5个单位时间 2.进程B，需要执行时间为3个单位时间 3.进程C，需要执行时间为8个单位时间 4.进程D，需要执行时间为1个单位时间 解题步骤 使用短作业优先调度算法调度上述四个进程，按照以下步骤进行：1.计算每个进程的执行时间，得到以下结果： –进程A，需要执行时间为5个单位时间
–进程B，需要执行时间为3个单位时间 –进程C，需要执行时间为8个单位时间 –进程D，需要执行时间为1个单位时间 2.按照执行时间的大小对进程进行排序，得到以下顺序： –进程D（执行时间为1个单位时间） –进程B（执行时间为3个单位时间） –进程A（执行时间为5个单位时间） –进程C（执行时间为8个单位时间） 3.按照排序后的顺序依次执行进程，得到以下调度结果： –进程D（执行时间为1个单位时间） –进程B（执行时间为3个单位时间） –进程A（执行时间为5个单位时间） –进程C（执行时间为8个单位时间） 结论 通过短作业优先调度算法，进程的执行顺序被合理调度，系统的响应时间得到了改善。短作业优先调度算法可有效减少作业的平均等待时间，提高系统的吞吐量。
总之，短作业优先调度算法是一种简单且高效的进程调度算法，适用于在大多数情况下需要快速响应任务的系统。它通过选择剩余执行时间最短的作业来调度进程，以提高系统性能。在实际应用中，短作业优先调度算法需要根据系统实际情况进行调优，以获得更好的性能表现。 以上就是关于短作业优先调度算法例题的详细解释。希望通过本文的介绍，读者能够对短作业优先调度算法有更加深入的了解。
《操作系统》实验报告 题目：作业调度算法 班级：网络工程 姓名：朱锦涛 学号：E31314037
一、实验目的 用代码实现页面调度算法，即先来先服务（FCFS）调度算法、短作业优先算法、高响应比优先调度算法。通过代码的具体实现，加深对算法的核心的理解。 二、实验原理 1.先来先服务（FCFS）调度算法 FCFS是最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，系统将按照作业到达的先后次序来进行调度，或者说它是优先考虑在系统中等待时间最长的作业，而不管该作业所需执行的时间的长短，从后备作业队列中选择几个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源和创建进程。然后把它放入就绪队列。 2.短作业优先算法 SJF算法是以作业的长短来计算优先级，作业越短，其优先级越高。作业的长短是以作业所要求的运行时间来衡量的。SJF算法可以分别用于作业和进程调度。在把短作业优先调度算法用于作业调度时，它将从外存的作业后备队列中选择若干个估计运行时间最短的作业，优先将它们调入内存。 3、高响应比优先调度算法
高响应比优先调度算法则是既考虑了作业的等待时间，又考虑了作业的运行时间的算法，因此既照顾了短作业，又不致使长作业等待的时间过长，从而改善了处理机调度的性能。 如果我们引入一个动态优先级，即优先级是可以改变的令它随等待的时间的延长而增加，这将使长作业的优先级在等待期间不断地增加，等到足够的时间后，必然有机会获得处理机。该优先级的变化规律可以描述为： 优先权= （等待时间+ 要求服务时间）/要求服务时间三、实验内容 源程序： #include
短作业优先调度算法 SJF算法的核心思想是最短作业先执行，这样可以最大化利用CPU资源，减少平均等待时间和作业的响应时间。它适用于批处理系统和交互式系统。 SJF算法的实现包括两种方式：非抢占式和抢占式。 非抢占式SJF算法： 在非抢占式SJF算法中，一旦CPU开始执行一个作业，它会一直执行完毕，直到作业完成或者发生I/O请求。当一个新的作业到达时，系统会比较该作业的执行时间和当前正在执行的作业的剩余执行时间，如果新作业的执行时间较短，则优先执行新作业。 抢占式SJF算法： 在抢占式SJF算法中，一旦有一个新的作业到达，并且它的执行时间比当前正在执行的作业短，操作系统会暂停当前作业的执行，将CPU分配给新作业，等新作业执行完毕后再继续执行之前的作业。抢占式SJF算法需要操作系统具备抢占能力，即能够中断并恢复作业的执行。 SJF算法的优点是可以最大化利用CPU资源，减少平均等待时间和作业的响应时间，适用于CPU密集型的作业。然而，SJF算法也存在一些问题和局限性： 1.预测执行时间的困难：在实际系统中，很难准确预测一个作业的执行时间，因此SJF算法可能会出现误判，导致等待时间增加。
2.饥饿问题：如果有大量的短作业不断到达，长作业可能会一直等待。这种情况称为饥饿问题，长作业可能无法获取足够的CPU时间，导致低响 应性。 3.处理I/O请求的处理：SJF算法无法解决I/O请求的调度问题，因 此需要结合其他算法来处理。 为了解决SJF算法存在的问题，还发展了一些改进的版本，如最短剩 余时间优先算法（Shortest Remaining Time First, SRTF），该算法在 抢占式的基础上，可以在作业执行过程中切换到更短的作业，以进一步减 少等待时间。 总结起来，SJF算法是一种重要的进程调度算法，它按照作业的执行 时间来确定优先级。它的优点是可以最大化利用CPU资源，减少等待时间 和作业响应时间。然而，它也存在预测执行时间困难、饥饿问题和无法解 决I/O请求的问题。为了解决这些问题，可以使用改进的版本或结合其他 算法来处理。
操作系统实验_先来先服务的调度算法和短作业优先 操作系统中的进程调度算法是实现多道程序设计的关键，作为操作系 统中的调度器，它决定了进程在CPU上执行的顺序，直接影响到系统的性 能和响应时间。本文将重点介绍两种常用的进程调度算法：先来先服务调 度算法（FCFS）和短作业优先调度算法（SJF）。 先来先服务调度算法是一种最简单、最基础的调度算法，其实现非常 简单：按照进程到达CPU的先后顺序，将其依次调入CPU执行。当一个进 程进入就绪队列后，在CPU空闲的时候，就将其调入CPU执行，直到进程 执行完成或者主动放弃CPU时间片。这种调度算法的优势在于实现简单、 公平性好；但其缺点也很明显，由于没有考虑进程的执行时间长短，如果 一个长时间的进程先到达就绪队列，则会造成其他进程的等待时间过长， 导致系统的响应时间较长。 与FCFS相对的是短作业优先调度算法（Shortest Job First, SJF）。SJF调度算法会根据进程的相对执行时间长短来进行调度，即将执行时间 最短的进程优先调度进入CPU执行。SJF算法的关键在于如何估计进程的 执行时间，通常有两种方法：预测和历史信息。预测方法是根据进程的相 关信息，如进程的大小、执行时间等进行预测；而历史信息方法是根据以 往同类任务的执行时间的平均值或历史执行时间进行估算。在实际操作中，通常采用后者进行调度。SJF调度算法的优势在于可以最大程度地减少平 均等待时间，提高系统的响应效率。然而，该算法也存在一些问题，如如 何准确估算进程的执行时间、对长时间任务不够友好等。 两种调度算法各自都有其优势和劣势，因此在实际操作中需要根据具 体的情况选择适用的调度算法。如果系统中存在大量长时间任务，可以考 虑使用FCFS来保证公平性；而如果系统中的任务短且繁琐，可以优先考
sjf算法例题详解 SJF算法例题解析 什么是SJF算法 •SJF（Shortest Job First）算法是一种非抢占式的调度算法，也被称为最短作业优先算法。 •SJF调度算法根据进程的执行时间来进行调度，先执行执行时间短的任务，以减少平均等待时间。 SJF算法的执行过程 1.将进程按照执行时间从小到大进行排序，得到一个等待队列。 2.从等待队列中选择执行时间最短的进程进行执行。 3.若有多个进程的执行时间相同，则根据其到达时间进行选择，选 择最先到达的进程执行。 4.执行完当前进程后，更新等待队列，继续选择执行时间最短的进 程进行执行，直到所有进程执行完毕。 SJF算法的例题解析 •假设有以下五个进程需要执行，进程的执行时间和到达时间如下：进程 | 到达时间 | 执行时间 | —- | | |
P1 | 0 | 5 | P2 | 1 | 3 | P3 | 2 | 8 | P4 | 3 | 6 | P5 | 4 | 4 | 1.首先，将进程按照到达时间进行排序： 进程 | 到达时间 | 执行时间 | —- | | | P1 | 0 | 5 | P2 | 1 | 3 | P3 | 2 | 8 | P4 | 3 | 6 | P5 | 4 | 4 | 2.然后，根据执行时间进行排序，若执行时间相同，则根据到达时 间进行选择： 进程 | 到达时间 | 执行时间 | —- | | | P2 | 1 | 3 | P5 | 4 | 4 | P1 | 0 | 5 | P4 | 3 | 6 | P3 | 2 | 8 |
3.根据执行时间选择要执行的进程： 进程 | 到达时间 | 执行时间 | —- | | | P2 | 1 | 3 | 4.执行完P2进程后，更新等待队列： 进程 | 到达时间 | 执行时间 | —- | | | P5 | 4 | 4 | P1 | 0 | 5 | P4 | 3 | 6 | P3 | 2 | 8 | 5.继续选择执行时间最短的进程执行，执行完毕后更新等待队列， 直到所有进程执行完毕。 SJF算法的优缺点 优点： - SJF算法能够最大程度地减少平均等待时间。 - 对于执行时间较短的进程，能够快速得到响应和执行。 缺点： - SJF算法无法预测进程的执行时间，若某个进程的执行时间较长，则可能导致其他进程长时间等待。 - 对于长作业来说，可能会出现”饥饿”现象，即长作业一直得不到执行。
常用的调度算法 调度算法是指操作系统中用于决定进程何时执行、何时暂停等的一种 算法。常用的调度算法包括先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度、时间片轮转等。下面将对这些常用的调度算法进行详细 介绍。 一、先来先服务（FCFS） 先来先服务是最简单的调度算法之一，它按照进程到达的顺序进行调度，即谁先到谁先执行。这种算法容易实现，但是存在“饥饿”现象，即如果某个进程长时间等待，则其他进程可能会一直占用CPU资源，导致该进程无法得到执行。因此，在实际应用中，FCFS很少被使用。 二、短作业优先（SJF） 短作业优先是一种以作业运行时间为依据的调度算法。它通过预测每 个进程需要运行的时间，并将其按照运行时间从小到大排序，然后依 次执行。这种算法可以最大限度地减少平均等待时间和平均周转时间，并且不会出现“饥饿”现象。 但是，在实际应用中，由于很难准确预测每个进程需要运行的时间，
因此SJF也存在缺陷。如果预测不准确，那么就会出现长作业等待短 作业的情况，导致长作业的等待时间变长。 三、优先级调度 优先级调度是一种按照进程优先级进行调度的算法。每个进程都有一 个优先级，系统会根据进程的优先级来决定下一个要执行的进程。通 常情况下，优先级越高的进程越有可能得到CPU资源。 但是，如果某个进程的优先级一直比其他进程高，那么其他进程就会 一直等待，导致“饥饿”现象。此外，在实际应用中，由于不同进程 之间的优先级差别较大，因此可能会导致低优先级的进程长时间等待。 四、时间片轮转 时间片轮转是一种按照时间片进行调度的算法。它将CPU资源划分成若干个时间片，并将每个时间片分配给一个正在运行或等待运行的进程。当一个进程用完了它所分配到的时间片后，系统会将其挂起，并 将CPU资源分配给下一个等待运行的进程。 这种算法可以避免“饥饿”现象，并且能够保证所有正在运行或等待 运行的进程都能够得到CPU资源。但是，如果时间片太小，会导致进程频繁切换，影响系统性能；如果时间片太大，会导致长作业等待时
sjf算法例题详解(一) SJF算法例题 1. 什么是SJF算法？ •SJF算法（Shortest Job First，短作业优先算法）是一种操作系统调度算法。 •它的原则是按照作业的执行时间来进行调度，执行时间短的作业会被优先调度执行。 •SJF算法适用于一些具有明确执行时间的作业，能够提高作业的响应速度和系统的整体利用率。 2. SJF算法的例题 考虑以下作业列表及其执行时间： 作业列表：[A, B, C, D] 执行时间：[5, 3, 8, 2] 3. 算法过程 按照SJF算法的原则，我们需要对作业列表进行排序，排序的依据是作业的执行时间。 排序后的作业列表如下：
作业列表：[D, B, A, C] 执行时间：[2, 3, 5, 8] 4. 执行顺序 根据排序后的作业列表，我们按照顺序执行作业。 执行顺序为：D -> B -> A -> C 5. 算法优势 SJF算法的优势在于能够减少作业的等待时间和响应时间，提高系统的整体效率。 6. 算法局限性 SJF算法的局限性在于对作业的执行时间需求较高，如果无法准确估计作业的执行时间，可能会导致调度不准确。 7. 结论 SJF算法是一种高效的操作系统调度算法，适用于有明确执行时间的作业。它能够提高作业的响应速度和系统的整体利用率，但对作业的执行时间估计要求较高。在实际应用中，可以根据任务的执行时间情况选择合适的调度算法以提高系统性能。 以上是对SJF算法例题的详细解释，希望能够对读者有所帮助。
SJF算法例题 1. 什么是SJF算法？ •SJF算法（Shortest Job First，短作业优先算法）是一种操作系统调度算法。 •它的原则是按照作业的执行时间来进行调度，执行时间短的作业会被优先调度执行。 •SJF算法适用于一些具有明确执行时间的作业，能够提高作业的响应速度和系统的整体利用率。 2. SJF算法的例题 考虑以下作业列表及其执行时间： •作业列表：[A, B, C, D] •执行时间：[5, 3, 8, 2] 3. 算法过程 按照SJF算法的原则，我们需要对作业列表进行排序，排序的依据是作业的执行时间。 排序后的作业列表如下： •作业列表：[D, B, A, C] •执行时间：[2, 3, 5, 8]
word 课程设计 采用短作业优先调度算法调度程序 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 日期：
目录 一、实验题目3 二、课程设计的目的3 三、设计内容3 四、设计要求3 五、主要数据结构与其说明4 六、程序运行结果5 七、流程图7 八、源程序文件9 九、实验体会13 十、参考文献13
摘要 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率与改善系统性能〔吞吐量、响应时间〕，在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。在多道程序系统中，一个作业被提交后必须经过处理机调度后，方能获得处理机执行。对于批量型作业而言，通常需要经历作业调度和进程调度两个过程后方能获得处理机。作业调度是对成批进入系统的用户作业，根据作业控制块的信息，按一定的策略选取假如干个作业使它们可以去获得处理器运行的一项工作。而对每个用户来说总希望自己的作业的周转时间是最小的，短作业优先〔SJF〕便是其中一种调度方法。本次课程设计主要是模拟短作业优先(SJF)调度算法。
一、实验题目 采用短作业优先算法的的进程调度程序 二、课程设计的目的 ●操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动 手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 ●进一步巩固和复习操作系统的根底知识。 ●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 ●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 ●提高学生分析问题、解决问题以与综合利用C语言进展程序设计的能力。 三、设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 四、设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定 3. 可读取样例数据〔要求存放在外部文件中〕进展进程数、进入内存时间、时间片长度、进程优先级的初始化 4. 可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行〔由于不要求设置互斥资源与进程间同步关系，故只有两种状态〕 5. 采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以与相应的阻塞队列
操作系统实验报告 实验一 先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 学号： 班级： 姓名：
【实验题目】：先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 【实验目的】 通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 【实验内容】 问题描述： 设计程序模拟进程的先来先服务FCFS和短作业优先SJF调度过程。假设有n个进程分别在T1, …,T n时刻到达系统，它们需要的服务时间分别为S1, …,S n。分别采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间，周转时间和带权周转时间，并且统计n个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 程序要求如下： 1）进程个数n；每个进程的到达时间T1, … ,T n和服务时间S1, … ,S n；选择算法1-FCFS，2-SJF。 2）要求采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF分别调度进程运行，计算每个进程的周转时间，带权周转时间，并且计算所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间； 3）输出：要求模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态，如“时刻3：进程B开始运行”等等； 4）输出：要求输出计算出来的每个进程的周转时间，带权周转时间，所有
进程的平均周转时间，带权平均周转时间。 实现提示： 用C++语言实现提示： 1）程序中进程调度时间变量描述如下： static int MaxNum=100; int ArrivalTime[MaxNum]; int ServiceTime[MaxNum]; int FinishTime[MaxNum]; int WholeTime[MaxNum]; double WeightWholeTime[MaxNum]; double AverageWT_FCFS,AverageWT_SJF; double AverageWWT_FCFS,AverageWWT_SJF; 2）进程调度的实现过程如下： 变量初始化； 接收用户输入n，T1, … ,T n，S1, … ,S n；算法选择1-FCFS，2-SJF； 按照选择算法进行进程调度，计算进程的完成时间、周转时间和带权周转时间； 计算所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间； 按格式输出调度结果。 实验要求： 1)上机前认真复习FCFS和SJF进程调度调度算法，熟悉进程调度的执行过