多道批处理系统作业与进程调度模拟的设计与实现

根据提供的文件信息，我们可以构建一个模拟作业调度和进程调度的程序知识点概述。下面将详细阐述相关知识点。 ### 知识点概述 #### 1. 作业调度与进程调度基础 作业调度和进程调度是操作系统中重要的组成部分，它们负责管理和分配计算机系统中的资源，以提高系统效率，保证多个任务能够有效运行。 - **作业调度**：在批处理系统中，作业调度是指将作业从输入设备分配到系统中运行，再从运行态返回到输出设备的整个过程。作业调度决定哪个作业可以得到CPU资源并执行。 - **进程调度**：进程调度又称为CPU调度，是指在多道程序设计中，选择哪个进程占用CPU运行。它按照某种策略（如时间片轮转法）来决定当前哪个进程获得CPU资源，以及何时轮换到其他进程。 #### 2. 多道批处理系统设计 多道批处理系统允许多个作业同时进入内存，相互独立地执行。这种系统的特点是能够有效利用CPU和I/O资源，提升整体的系统吞吐量。在设计作业调度程序时，需要考虑以下方面： - **资源分配**：在多道批处理系统中，内存资源是有限的。作业调度程序需要检查作业所需资源是否满足，如果内存不足，还需决定哪些作业可以先留在内存中，哪些必须被暂时换出。 - **CPU时限**：作业调度程序还需考虑每个作业的CPU执行时间限制，以防止某个作业独占CPU，影响系统的公平性和效率。 #### 3. 调度算法详解 - **先来先服务（FCFS, First-Come, First-Served）**：这是最简单的作业调度算法。按照作业到达的顺序进行调度，先到达的作业先获得资源。这种算法简单，但可能会导致CPU利用率低下和作业平均等待时间的增加。 - **时间片轮转法（RR, Round Robin）**：这是一种进程调度算法。系统将所有可运行的进程按照FCFS原则排成一个队列。操作系统为队首的进程分配一个时间片，时间片结束后，进程被放到队尾，CPU则调度队首的下一个进程运行。时间片的大小需要适当选择，太长则类似于FCFS，太短则会导致过多的进程切换，增加系统的开销。 #### 4. 调度算法的性能指标 为了评价调度算法的效率，通常需要计算以下性能指标： - **开始运行时刻**：表示作业开始得到处理的时间点。 - **完成时刻**：表示作业执行完毕的时间点。 - **周转时间**：作业完成时刻减去作业到达时刻。 - **带权周转时间**：周转时间与作业实际运行时间的比值，反映了系统的效率。 - **平均周转时间及平均带权周转时间**：所有作业的周转时间及带权周转时间的平均值，反映了系统整体的调度性能。 #### 5. 程序实现细节 在实现模拟作业调度与进程调度程序时，涉及的技术点可能包括： - **数据结构**：如队列、链表等数据结构来管理作业和进程。 - **线程与进程管理**：使用MFC中的多线程编程来模拟多道程序运行。 - **同步与通信**：由于多线程同时操作共享资源，需要使用互斥锁、信号量等同步机制保证数据的一致性与互斥访问。 - **时间管理**：在MFC中使用定时器、消息循环等来模拟时间片轮转算法。 #### 6. 开发环境 - **MFC（Microsoft Foundation Classes）**：是一套面向对象的C++库，提供了大量的功能，用于简化基于Windows应用程序的开发。在本案例中，MFC将用于实现界面和后台多线程的调度管理。 #### 7. 打印调度信息 在程序中，需要编写打印函数，用于输出每个作业的调度信息，包括开始运行时刻、完成时刻、周转时间、带权周转时间，以及平均周转时间及平均带权周转时间。 ### 总结 综合使用作业调度和进程调度模拟作业调度程序的开发涉及操作系统的核心概念和技术实现。以上知识点概述了作业调度、进程调度、多道批处理系统设计、调度算法和性能评价指标。结合MFC的多线程编程技术，开发者可以模拟出一个接近真实操作系统的调度环境，并通过实际编程实践来深入理解调度机制与算法的实现细节。