Вопрос или проблема
В операционной системе процессы планируются на выполнение таким образом, что каждый процесс получает фиксированное количество времени ЦП, называемое временным срезом. Если процесс не завершен в течение выделенного временного среза, он приостанавливается и добавляется в конец очереди планирования, позволяя другим процессам использовать ЦП. Это обеспечивает справедливый доступ всех процессов к ЦП циклическим образом.
Симуляция должна включать следующие детали:
Процессы: Каждый процесс имеет уникальный идентификатор (например, ‘A’, ‘B’, ‘C’) и время выполнения, которое является общим временем, необходимым для завершения процесса.
Временной срез: ЦП выделяет фиксированный временной срез для каждого процесса.
Управление очередью: Используйте очередь для управления порядком процессов. Когда истекает временной срез процесса:
Если процесс не завершен, повторно добавьте его в конец очереди с оставшимся временем выполнения.
Если процесс завершен, удалите его из очереди.
Вывод симуляции: Отобразите последовательность, в которой выполняются процессы, и их статус завершения.
Входные данные:
Список процессов с их временами выполнения.
Временной срез для каждого процесса.
Выходные данные:
Порядок выполнения процессов.
Оставшееся время выполнения после каждого временного среза.
Сообщение, указывающее, когда процесс завершен.
Примечание: Студенты должны использовать предоставленный класс Custom Queue Type (связанная структура или динамический массив) для своего решения. Использование встроенного класса очереди C++ строго запрещено (не допускается).
Ответ или решение
Симуляция планирования процессов на основе временной квоты
В операционной системе процессам выделяется фиксированное количество времени процессора, называемое временной квотой. Это позволяет избежать блокировки системы из-за долгих процессов, обеспечивая справедливый доступ к процессору для всех процессов. В данной статье мы внимательно рассмотрим симуляцию планирования процессов, основываясь на концепции временной квоты, а также предложим пример реализации.
1. Определение процессов и их характеристик
Каждый процесс имеет уникальный идентификатор, например, ‘A’, ‘B’, ‘C’, и время выполнения (burst time), что обозначает общее время, необходимое для завершения процесса. Для симуляции нам потребуется список процессов, где каждый процесс будет представлен соответствующей структурой данных, содержащей его идентификатор и время выполнения.
2. Определение временной квоты
Временная квота – это фиксированный промежуток времени, который выделяется каждому процессу для выполнения. Она должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить каждый процесс возможностью завершаться, но и не слишком большой, чтобы избежать задержек в обслуживании других процессов.
3. Управление очередью
Ключевым элементом данной симуляции является очередь, которая представляет собой динамическую структуру данных (с использованием связанных списков или динамического массива). Когда истекает временная квота:
- Если процесс не завершен, он помещается в конец очереди с оставшимся временем выполнения.
- Если процесс завершен, он удаляется из очереди, и для него выводится сообщение о завершении.
4. Вывод результатов симуляции
Симуляция должна предоставить информацию о последовательности выполнения процессов, оставшемся времени после каждого временного интервала, а также уведомления о завершении работы каждого процесса.
Пример реализации
Вышеописанные принципы можно реализовать на языке C++ с использованием пользовательского класса очереди. Вот пример кода, иллюстрирующий эту симуляцию:
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
class Process {
public:
std::string id;
int burst_time;
Process(std::string id, int burst_time) : id(id), burst_time(burst_time) {}
};
class Queue {
private:
std::vector<Process*> queue;
public:
void enqueue(Process* p) {
queue.push_back(p);
}
Process* dequeue() {
if (queue.empty()) return nullptr;
Process* p = queue.front();
queue.erase(queue.begin());
return p;
}
bool isEmpty() {
return queue.empty();
}
};
void simulateScheduling(std::vector<Process*> processes, int time_slice) {
Queue process_queue;
// Заполнение очереди процессами
for (auto p : processes) {
process_queue.enqueue(p);
}
while (!process_queue.isEmpty()) {
Process* current_process = process_queue.dequeue();
if (current_process->burst_time > time_slice) {
current_process->burst_time -= time_slice;
std::cout << "Process " << current_process->id
<< " executed for " << time_slice << " units. "
<< "Remaining burst time: " << current_process->burst_time << "\n";
process_queue.enqueue(current_process); // Re-enqueue with remaining burst time
} else {
std::cout << "Process " << current_process->id
<< " completed execution in " << current_process->burst_time << " units.\n";
}
}
}
int main() {
std::vector<Process*> processes = {new Process("A", 10), new Process("B", 4), new Process("C", 9)};
int time_slice = 3;
simulateScheduling(processes, time_slice);
return 0;
}Заключение
Симуляция планирования процессов на основе временной квоты позволяет эффективно управлять временем выполнения процессов, обеспечивая их справедливый доступ к ресурсу процессора. Использование собственной реализации очереди, как показано в приведенном примере, помогает лучше понять и визуализировать проблемы планирования в операционных системах. Такие модели могут быть полезны для образовательных целей и дальнейших исследований в области системного программирования.
Правильное понимание и реализация данной концепции являются важными навыками для специалистов в области информационных технологий и разработки программного обеспечения.