C++实现操作系统进程调度，短进程优先与优先级法模拟

在介绍这个操作系统课程设计项目之前，我们首先需要明确几个关键的计算机科学概念。操作系统是计算机系统中必不可少的一部分，它的主要功能包括进程管理、内存管理、设备管理和文件系统管理。其中，进程管理是操作系统的核心功能之一，而进程调度又是进程管理的关键内容。 进程调度的目标是在多个可运行的进程中选择一个进程，将其分配到处理器上执行。这一选择需要根据一定的调度策略进行，常见的调度策略有先来先服务（FCFS）、短进程优先（SPN）、优先级调度、时间片轮转等。 接下来，我们详细解释下本课程设计中涉及的两种进程调度方法：短进程优先法和优先级法。 短进程优先（SPN）是一种非抢占式的调度算法。它的基本思想是：每次都选择就绪队列中执行时间最短的进程，使之运行直至完成，然后继续在就绪队列中选择下一个执行时间最短的进程。这种调度算法有利于减少进程的平均等待时间和平均周转时间，从而提高系统的吞吐率。但是，它可能导致长进程饥饿，即长时间得不到服务。 优先级调度法则是一种考虑进程优先级的调度方式，系统会根据进程的优先级来进行调度决策。优先级可以是静态分配的，也可以是动态改变的。静态优先级是在进程创建时确定，并在整个进程执行期间保持不变；动态优先级则是在进程执行过程中根据某些因素（如等待时间、执行时间等）动态调整。优先级调度算法可以是抢占式的，也可以是非抢占式的。在抢占式优先级调度中，如果一个新到达的进程其优先级高于当前正在执行的进程，系统会立即进行进程切换；而在非抢占式优先级调度中，只有当前进程执行完毕后，系统才会根据优先级选择下一个进程执行。 在本课程设计中，使用C++语言实现的进程调度模拟系统能够模拟上述两种调度算法。C++是一种通用编程语言，它具有面向对象、泛型、多态等特性，非常适合用来模拟复杂的系统行为。在模拟时，可以采用结构体或类来定义进程对象，记录进程的标识符、到达时间、服务时间、优先级等属性。还可以设置一个就绪队列来管理所有可运行的进程，并根据不同的调度算法进行进程的选择和调度。 字符界面的使用可以让用户通过键盘输入数据和命令，操作系统模拟系统将根据用户输入动态地进行调度，并在界面上显示进程的调度过程和结果。字符界面相较于图形界面，对系统资源的要求较低，能够方便地在不同的操作系统上运行。 在实际操作中，课程设计通常要求学生完成以下任务： 1. 设计进程管理的数据结构，包括进程控制块（PCB）的设计。 2. 实现短进程优先法的调度算法，包括进程选择、上下文切换等过程。 3. 实现优先级调度法的调度算法，同样包括进程选择、上下文切换等过程。 4. 模拟进程调度过程，并通过字符界面展示出来。 5. 分析和比较两种调度算法的性能指标，如平均等待时间、平均周转时间等。 6. 可能还需要处理一些边界情况，比如进程同时到达时的处理逻辑，或者在动态优先级调度中优先级的变化逻辑等。 通过这样的课程设计，学生不仅能够加深对操作系统进程调度原理的理解，还能够提升使用C++编程语言进行系统编程的能力。此外，通过对不同调度算法的模拟实践，学生还能培养分析和解决实际问题的工程思维。