操作系统-时间片轮转算法

时间片轮转算法计算公式时间片轮转算法是一种常见的调度算法，用于操作系统中的进程调度。

它的主要思想是将CPU的执行时间分成若干个时间片，每个进程在一个时间片内得到一定的执行时间，然后被挂起，等待下一个时间片再次执行。

这种算法的优点是公平性好，所有进程都有机会得到执行，缺点是对于I/O密集型的进程效率较低。

在时间片轮转算法中，我们需要计算每个进程在一个时间片内的执行时间，以及每个进程在队列中的等待时间。

这些计算可以通过以下公式来实现：1. 计算每个进程在一个时间片内的执行时间：假设一个时间片的长度为T，进程P_i在一个时间片内的执行时间为E_i，则有：E_i = min(T, R_i)。

其中，R_i表示进程P_i还需要执行的时间。

如果R_i小于T，则进程P_i在一个时间片内执行完毕，执行时间为R_i；如果R_i大于T，则进程P_i在一个时间片内无法执行完毕，执行时间为T。

2. 计算每个进程在队列中的等待时间：假设进程P_i在队列中的等待时间为W_i，则有：W_i = (n-1) T。

其中，n表示进程P_i在队列中的位置。

假设队列中有m个进程，则进程P_i 在队列中的位置为i，因此n = m i + 1。

通过以上两个公式，我们可以计算出每个进程在一个时间片内的执行时间，以及每个进程在队列中的等待时间。

这些计算结果可以帮助操作系统进行进程调度，保证每个进程都能够得到公平的执行机会。

除了上述计算公式，时间片轮转算法还需要考虑一些特殊情况，比如进程在一个时间片内执行完毕的情况，以及新进程的加入等情况。

针对这些情况，我们可以通过适当的调整计算公式来实现。

总之，时间片轮转算法是一种常见的进程调度算法，通过合理的计算公式可以实现对进程执行时间和等待时间的计算，从而保证进程的公平执行。

这些计算公式为操作系统提供了重要的参考，帮助操作系统进行进程调度，提高系统的性能和效率。

实验三：时间片轮转法完成进程调度一、实验目的：（1）加深对进程的理解（2）理解进程控制块的结构（3）理解进程运行的并发性（4）掌握时间片轮转法进程调度算法实验内容：（1）建立进程控制块（2）设计三个链队列，分别表示运行队列、就绪队列和完成队列（3）用户输入进程标识符以及进程所需的时间，申请空间存放进程PCB信息。

（4）每一个时间片结束输出各进程的进程号，CPU时间（即已经占用的CPU时间），所需时间（即还需要的CPU时间），以及状态（即用W表示等待，R表示运行，F表示完成）实验程序：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>typedef struct node{char name[10];/*进程标识符*/int prio;/*进程优先数*/int round;/*进程时间轮转时间片*/int cputime; /*进程占用CPU时间*/int needtime; /*进程到完成还要的时间*/int count;/*计数器*/char state; /*进程的状态*/struct node *next; /*链指针*/}PCB;PCB *finish,*ready,*tail,*run; //队列指针int N,t; //进程数,时间片的大小void firstin(){run=ready;//就绪队列头指针赋值给运行头指针run->state='R'; //进程状态变为运行态ready=ready->next; //就绪队列头指针后移到下一进程}void prt1(char a)//输出标题函数{if(toupper(a)=='P')//优先级法printf("进程名占用CPU时间到完成还要的时间轮转时间片状态\n");} void prt2(char a,PCB *q)//进程PCB输出{if(toupper(a)=='P')//优先级法的输出printf("%4s %8d %12d %14d %8c\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->roun d,q->state);}void prt(char algo)//输出函数二、三、{PCB *p;prt1(algo);//输出标题if(run!=NULL)//如果运行指针不空prt2(algo,run);//输出当前正在运行的PCBp=ready;//输出就绪队列PCBwhile(p!=NULL){prt2(algo,p);p=p->next;}p=finish;//输出完成队列的PCBwhile(p!=NULL){prt2(algo,p);p=p->next;}getchar(); //按住任意键继续}void insert(PCB *q)//时间片轮转的插入算法{PCB *p1,*s,*r;s=q;//待插入的PCB指针p1=ready;//就绪队列头指针r=p1;//*r做pl的前驱指针while(p1!=NULL)if(p1->round<=s->round){r=p1;p1=p1->next;}if(r!=p1){r->next=s;s->next=p1;}else{s->next=p1;//否则插入在就绪队列的头ready=s;}}void create(char alg)//时间片轮转法创建链表进程PCB{PCB *p;int i,time;char na[10];ready=NULL;finish=NULL;run=NULL;printf("输入进程名及其需要运行的时间(中间以空格隔开)：\n"); for(i=1;i<=N;i++){p=new PCB;scanf("%s %d",&na,&time);strcpy(p->name,na);p->cputime=0;p->needtime=time;p->state='W';//进程的状态p->round=0;if(ready!=NULL)insert(p);else{p->next=ready;ready=p;}}printf("*************时间片轮转法进程调度过程*************\n"); prt(alg);run=ready;ready=ready->next;run->state='R';}void timeslicecycle(char alg)//时间片轮转法{while(run!=NULL){run->cputime=run->cputime+t;//处理时间加trun->needtime=run->needtime-t;//完成需要时间减trun->round=run->round+t;//运行完将其变为完成态，插入完成队列if(run->needtime<=0)//当进程完成时{run->next=finish;finish=run;run->state='F';run=NULL;if(ready!=NULL)//就绪队列不空，将第一个进程投入进行firstin();}else{run->state='W';//将进程插入到就绪队列中等待轮转insert(run);//将就绪队列的第一个进程投入运行firstin();}prt(alg);}}void main()//主函数{char algo='P';//算法标记printf("输入进程的个数：");scanf("%d",&N);//输入进程数printf("定义时间片大小：");scanf("%d",&t);//输入时间片大小create(algo);//创建进程timeslicecycle(algo);//时间片轮转法调度}//main()四、实验结果：五、实验小结：时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法。

操作系统实验报告实验二时间片轮转进程调度算法学号：班级：姓名:【实验题目】: 时间片轮转进程调度算法【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、进程调度的策略与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时间片轮转RR 调度过程。

假设有n 个进程分别在T1, … ,Tn 时刻到达系统, 它们需要的服务时间分别为S1, … ,Sn 。

分别利用不同的时间片大小q, 采用时间片轮转RR 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T 1, … ,T n 和服务时间S 1, … ,S n ；输入时间片大小q 。

2）要求时间片轮转法RR 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:int ArrivalTime[100];int ServiceTime[100];int PServiceTime[100];int FinishTime[100];int WholeTime[100];double WeightWholeTime[100];double AverageWT,AverageWWT;bool Finished[100];➢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, … ,Tn, S1, … ,Sn；时间片大小q；➢按照时间片轮转RR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。

时间片轮转调度算法
时间片轮转调度算法（Round Robin Scheduling Algorithm， RR 简称，也叫时间片调度算法）是操作系统中常用的一种进程调度算法。

它允许每个进程在一定时间内获得处理机的使用权，并可能获得一些额外时间来执行，而不会因为其它进程的到达而被迫离开处理机。

它由两个主要组件组成：一个队列管理进程，一个时间片。

时间片的应用可以改善系统的性能，使系统变得更快，更稳定。

时间片轮转调度算法的基本思想是把处理机作为一辆无限的跑车，把进程作为旅客，将这些旅客轮流上车，调度器每次调度处理机只有一个旅客。

当每个旅客上车，处理机被指定给该旅客有一定时间执行，没有紧急情况下，必须等到该段时间结束在下车，调度器才会接下一个新的旅客上车，这一时间也称作时间片。

当一个旅客在处理机上花费时间超过时间片定义的最大时间，则系统视为超时，调度器会强制旅客下车，换下个新的旅客。

这样不断的轮转，使得每个旅客都有机会完成任务，并提升了系统的整体性能。

对于时间片轮转调度算法，优点是响应时间短，可以支持多个用户同时使用处理机，实现了 CPU 公平调度的目的。

缺点是它可能会造成旅客在处理机上的不公平，这种来回轮转，可能使某些进程因为资源占有而短小病灶，受到偏袒。

总之，时间片轮转调度算法是公平且对资源利用率很高的进程调度算法之一，它可以有效减少 CPU 等待时间，在响应时间和系统整体性能方面都有效的提高系统性能。