FCFS-planleggingsalgoritme: Hva er, eksempelprogram

โšก Smart oppsummering

Fรธrst til mรธlla-planlegging kjรธrer prosesser i den nรธyaktige rekkefรธlgen de nรฅr klarkรธen, ved hjelp av en enkel ikke-preemptiv FIFO-tilnรฆrming som gjรธr den til den enkleste CPU-planleggingsalgoritmen for et operativsystem รฅ implementere.

  • ๐Ÿ”„ Definisjon: FCFS tilordner CPU-en til den prosessen som ber om den fรธrst, og administrerer klarkรธen som en fรธrst inn, fรธrst ut (FIFO) struktur.
  • โš™๏ธ Natur: FCFS er ikke-preemptiv, sรฅ en kjรธrende prosess holder CPU-en til den fullfรธrer hele burst-tiden.
  • ๐ŸŽŸ๏ธ Analogi: Som i en billettkรธ blir den som ankommer fรธrst betjent fรธrst, og de som ankommer senere venter pรฅ sin tur.
  • ๐Ÿ“Š Beregning: Gjennomsnittlig ventetid finnes ved subtracberegne ankomsttiden for hver prosess fra starttidspunktet, og deretter gjennomsnittet over alle prosessene.
  • ???? Konvoieffekt: ร‰n lang prosess i frontlinjen tvinger kortere jobber til รฅ vente, noe som รธker gjennomsnittlig ventetid og svekker ytelsen.
  • ๐Ÿค– AI-vinkel: Maskinlรฆring forutsier burst-tider for รฅ forbedre planleggingen, og Copilot hjelper med รฅ skrive og teste FCFS-kode raskt.

FCFS-planleggingsalgoritme i Operating System

Hva er fรธrstemann til mรธlla-metoden?

Fรธrstemann til mรธlla (FCFS) er en planleggingsalgoritme for operativsystemer som automatisk utfรธrer forespรธrsler og prosesser i kรธ i den rekkefรธlgen de ankommer. Det er den enkleste og enkleste CPU-planleggingsalgoritmen. I denne typen algoritme fรฅr prosessen som fรธrst ber om CPU-en CPU-tildelingen fรธrst. Dette hรฅndteres med en FIFO-kรธ. Den fulle formen for FCFS er fรธrst til mรธlla.

Nรฅr en prosess gรฅr inn i klarkรธen, kobles dens PCB (prosesskontrollblokk) til den ene siden av kรธen. Sรฅ nรฅr CPU-en blir ledig, tilordnes den prosessen i begynnelsen av kรธen.

Kjennetegn ved FCFS-metoden

De viktigste egenskapene til ยซfรธrstemann til mรธllaยป-metoden er listet opp nedenfor:

  • Det er en ikke-preemptiv planleggingsalgoritme, slik at en prosess beholder CPU-en til den fullfรธrer burst-tiden.
  • Jobbene utfรธres alltid etter fรธrstemann-til-mรธlla-prinsippet.
  • Det er enkelt รฅ implementere og bruke.
  • Denne metoden har dรฅrlig ytelse, og den generelle ventetiden er ganske hรธy.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging

Et eksempel pรฅ FCFS-metoden fra virkeligheten er รฅ kjรธpe en kinobillett i billettluken. I denne planleggingsalgoritmen blir en person betjent i henhold til kรธrekkefรธlgen. Personen som kommer fรธrst i kรธen kjรธper billetten fรธrst, og deretter den neste. Dette fortsetter til den siste personen i kรธen kjรธper billetten. Ved รฅ bruke denne algoritmen fungerer CPU-prosessen pรฅ en lignende mรฅte.

Hvordan fungerer FCFS? Beregner gjennomsnittlig ventetid

For รฅ forstรฅ hvordan algoritmen planlegger prosesser, er her et eksempel pรฅ fem prosesser som ankommer til forskjellige tidspunkter. Hver prosess har en ulik burst-tid.

Prosess Sprengtid Ankomsttid
P1 6 2
P2 2 5
P3 8 1
P4 3 0
P5 4 4

Ved รฅ bruke FCFS-planleggingsalgoritmen hรฅndteres disse prosessene som fรธlger.

Trinn 1) Prosessen begynner med P4, som har ankomsttid 0.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 1

Trinn 2) Ved tid=1 kommer P3. P4 kjรธrer fortsatt. Derfor holdes P3 i en kรธ.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 2

Trinn 3) Ved tid = 2 ankommer P1 og blir holdt i kรธen.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 3

Trinn 4) Ved tid=3 fullfรธrer P4-prosessen utfรธrelsen.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 4

Trinn 5) Ved tid=4 starter P3, som er fรธrst i kรธen, kjรธringen.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 5

Trinn 6) Ved tid = 5 ankommer P2 og blir holdt i kรธ.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 6

Trinn 7) Ved tid=11 fullfรธrer P3 utfรธrelsen.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 7

Trinn 8) Ved tid = 11 starter P1 utfรธrelsen. Den har en burst-tid pรฅ 6, sรฅ den fullfรธrer utfรธrelsen ved tidsintervall 17.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 8

Trinn 9) Ved tid = 17 starter P5 utfรธrelsen. Den har en burst-tid pรฅ 4, sรฅ den fullfรธrer utfรธrelsen ved tid = 21.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 9

Trinn 10) Ved tid = 21 starter P2 utfรธrelsen. Den har en burst-tid pรฅ 2, sรฅ den fullfรธrer utfรธrelsen ved tidsintervall 23.

Eksempel pรฅ FCFS-planlegging, trinn 10

Trinn 11) La oss nรฅ beregne den gjennomsnittlige ventetiden for eksemplet ovenfor.

Gjennomsnittlig ventetid for FCFS-planlegging

Waiting time = Start time - Arrival time

P4 = 0 โ€“ 0 = 0

P3 = 3 โ€“ 1 = 2

P1 = 11 โ€“ 2 = 9

P5 = 17 โ€“ 4 = 13

P2 = 21 โ€“ 5 = 16

Gjennomsnittlig ventetid = (0 + 2 + 9 + 13 + 16) / 5 = 40 / 5 = 8

Beregning av gjennomsnittlig ventetid for FCFS-planlegging

Fordeler med FCFS

Her er fordelene og fordelene ved รฅ bruke FCFS-planleggingsalgoritmen:

  • Det er den enkleste formen for en CPU-planleggingsalgoritme.
  • Det er enkelt รฅ programmere.
  • Den fรธlger en enkel ยซfรธrstemann til mรธllaยป-rekkefรธlge.

Ulemper med FCFS

Her er ulempene og ulempene ved รฅ bruke FCFS-planleggingsalgoritmen:

  • Det er en ikke-preemptiv CPU-planleggingsalgoritme, sรฅ nรฅr en prosess har blitt tildelt CPU-en, vil den aldri frigjรธre CPU-en fรธr den er ferdig med รฅ kjรธre.
  • Den gjennomsnittlige ventetiden er hรธy.
  • Korte prosesser bakerst i kรธen mรฅ vente til den lange prosessen foran er ferdig.
  • Det er ikke en ideell teknikk for tidsdelingssystemer.
  • Pรฅ grunn av sin enkelhet er ikke FCFS veldig effektiv.

Spรธrsmรฅl og svar

ยซFirst Come First Serveยป er en ikke-preemptiv algoritme. Nรฅr en prosess fรฅr CPU-en, kjรธrer den til bursten er ferdig, slik at planleggeren ikke kan avbryte den for รฅ kjรธre en nylig ankommet eller kortere prosess.

Konvoieffekten oppstรฅr nรฅr flere korte prosesser venter bak รฉn lang prosess foran i kรธen. Denne ene lange jobben รธker den gjennomsnittlige ventetiden og senker den totale CPU-gjennomstrรธmningen.

Omlรธpstiden er lik fullfรธringstiden minus ankomsttiden for hver prosess. Den mรฅler den totale tiden en prosess bruker i systemet, fra den ankommer til den fullfรธrer utfรธrelsen pรฅ CPU-en.

FCFS serverer etter ankomstordre, Korteste jobb fรธrst serverer den minste strรธmmen fรธrst for kortere ventetid, og Round Robin gir hver prosess et fast tidsintervall for tidsdeling.

Ren FCFS forรฅrsaker ikke sult, fordi hver prosess til slutt nรฅr toppen av FIFO-kรธen. Lange jobber kan imidlertid fortsatt forsinke korte jobber betraktelig gjennom konvoieffekten.

FCFS kjรธrer i O(n)-tid nรฅr prosesser allerede er ordnet etter ankomst, siden hver er planlagt รฉn gang. Sortering av usorterte ankomster etter ankomsttid legger fรธrst til et O(n log n)-trinn.

Maskinlรฆringsmodeller forutsier prosessutbruddtider og velger eller finjusterer planleggingspolicyer for รฅ redusere gjennomsnittlig ventetid og energiforbruk. Forskere bruker disse AI-drevne planleggerne i skyservere og datasentre.

Ja. GitHub Copilot kan generere FCFS-kode i C, Javaeller Python med beregninger av ventetid og behandlingstid. Bekreft alltid sortering etter ankomsttid, uavgjort og gjennomsnittsformler fรธr du stoler pรฅ resultatet.

Oppsummer dette innlegget med: