设计按优先数调度算法的处理器调度程序

处理器调度是操作系统中的核心内容之一，它是指操作系统根据某种规则将处理器资源分配给各个就绪态的进程使用。调度算法的设计对于提高系统的吞吐量、响应时间、CPU利用率以及系统的公平性等性能指标至关重要。在多道程序设计的系统中，有多个进程可能同时处于就绪状态，为了有效管理这些进程，操作系统必须实现调度算法来决定哪个进程获得CPU的使用权。 实验一要求设计一个处理器调度程序，特别强调要实现按优先数调度算法。优先数调度算法是一种常见的调度策略，它根据进程的优先级来分配处理器时间。通常情况下，优先级越高的进程越先获得CPU资源。优先数可以是静态的也可以是动态的。静态优先数是在进程创建时确定的，而动态优先数在进程执行过程中可能会根据某些规则发生变化。 实验目的在于加深对处理器调度工作原理的理解。通过模拟在单处理器环境下处理器调度的过程，可以清晰地看到调度算法对于进程管理的影响。实验的运行环境为Microsoft Visual Studio 2005，这是一款由微软公司开发的集成开发环境，广泛应用于Windows平台下的应用程序开发，它支持C/C++等多种编程语言。 在具体实现按优先数调度算法时，需要考虑以下几个关键点： 1. 进程控制块（PCB）：操作系统需要维护一个进程控制块来记录每个进程的状态信息，包括进程标识符、进程状态、程序计数器、寄存器集合、内存管理信息、账户信息以及进程优先级等。 2. 调度队列：进程在不同的调度阶段会被放入不同的队列中。按优先数调度算法通常需要一个按优先级排序的队列。 3. 进程选择：在就绪队列中，操作系统需要根据优先级选择一个进程来运行。如果使用静态优先级，那么选择的就是优先级最高的进程；如果采用动态优先级，则可能涉及到优先级的调整。 4. 上下文切换：当一个进程的时间片耗尽或者有更高优先级的进程就绪时，操作系统需要进行上下文切换。上下文切换是指保存当前进程的状态，并恢复另一个进程的状态，以便让新的进程能够继续执行。 5. 死锁避免与处理：在设计调度算法时，还需要考虑到避免进程因为资源竞争导致的死锁现象，或者在发生死锁时能够通过某种机制进行处理。 6. 时间片的分配：在分时系统中，操作系统会为每个进程分配一个时间片。时间片的大小会影响到系统的响应时间、吞吐量等性能指标。 按优先数调度算法可以分为非抢占式和抢占式两种类型： - 非抢占式优先数调度算法（非剥夺式）：一旦CPU被分配给一个进程，它将一直执行直到完成或者主动释放CPU。 - 抢占式优先数调度算法（剥夺式）：如果有一个优先级更高的进程就绪，当前正在运行的进程将被暂停，CPU资源将被分配给这个高优先级的进程。 设计按优先数调度算法的处理器调度程序时，需要在程序中体现上述关键点，并确保程序能够正确地实现进程的选择、调度和上下文切换等功能。在实际编码时，还应该注意代码的可读性、可维护性和效率。通过在Visual Studio 2005环境中编写、调试和运行程序，可以完成实验要求，提高对处理器调度的理解和实践操作能力。