Algoritmul de programare FCFS: Ce este, exemplu de program

prin: Nathaniel Brooks Nathaniel Brooks
Hours Actualizat

⚡ Rezumat inteligent

Planificarea „primul venit, primul servit” execută procesele în ordinea exactă în care ajung în coada de așteptare, utilizând o abordare FIFO simplă, non-preemptivă, care o face cel mai ușor algoritm de planificare a CPU pentru un sistem de operare.

  • 🔄 Definiție: FCFS alocă CPU-ul oricărui proces care îl solicită primul, gestionând coada de așteptare ca o structură FIFO (first-in, first-out).
  • ⚙️ Natură: FCFS nu este preemptiv, deci un proces care rulează reține CPU-ul până când își termină întregul timp de explozie.
  • 🎟️ Analogie: La fel ca la coada de la casa de bilete, pasagerii care sosesc primii sunt serviți mai întâi, iar cei care sosesc mai târziu își așteaptă rândul.
  • 📊 Calcul: Timpul mediu de așteptare este determinat de subtraccalculând timpul de sosire al fiecărui proces de la momentul său de început, apoi calculând media pentru toate procesele.
  • 🐢 Efectul convoiului: Un proces lung în prim-plan obligă la așteptarea locurilor de muncă mai scurte, crescând timpul mediu de așteptare și afectând performanța.
  • 🤖 Unghiul AI: Învățarea automată prezice timpii de rafală pentru a îmbunătăți programarea, iar Copilot ajută la scrierea și testarea rapidă a codului FCFS.
Citește mai mult

Algoritmul de planificare FCFS în Operating System

Ce este metoda primul venit, primul servit?

Primul venit, primul servit (FCFS) este un algoritm de planificare a sistemului de operare care execută automat cererile și procesele din coadă în ordinea sosirii lor. Este cel mai ușor și mai simplu algoritm de planificare a CPU-ului. În acest tip de algoritm, procesul care solicită primul CPU primește primul alocarea CPU. Acest lucru este gestionat cu o coadă FIFO. Forma completă a FCFS este First Come First Serve (Primul venit, primul servit).

Pe măsură ce un proces intră în coada de așteptare, PCB-ul (Process Control Block - Blocul de Control al Procesului) său este conectat cu coada cozii. Așadar, când CPU-ul devine liber, acesta este atribuit procesului de la începutul cozii.

Caracteristicile metodei FCFS

Principalele caracteristici ale metodei „Primul venit, primul servit” sunt enumerate mai jos:

  • Este o non-preemptiv algoritm de planificare, astfel încât un proces păstrează CPU-ul până când își termină timpul de explozie.
  • Locurile de muncă sunt întotdeauna executate pe principiul primul venit, primul servit.
  • Este ușor de implementat și utilizat.
  • Această metodă are performanță slabă, iar timpul general de așteptare este destul de mare.

Exemplu de programare FCFS

Un exemplu concret al metodei FCFS este cumpărarea unui bilet de film de la casa de bilete. În acest algoritm de programare, o persoană este servită în funcție de ordinea din coadă. Persoana care ajunge prima în coadă cumpără biletul prima, apoi următoarea. Aceasta continuă până când ultima persoană din coadă cumpără biletul. Folosind acest algoritm, procesul CPU funcționează într-un mod similar.

Cum funcționează FCFS? Calcularea timpului mediu de așteptare

Pentru a înțelege cum programează algoritmul procesele, iată un exemplu de cinci procese care sosesc la momente diferite. Fiecare proces are un timp de rafală diferit.

Etape Timp de explozie Timpul sosirii
P1 6 2
P2 2 5
P3 8 1
P4 3 0
P5 4 4

Folosind algoritmul de programare FCFS, aceste procese sunt gestionate după cum urmează.

Pas 1) Procesul începe cu P4, care are timpul de sosire 0.

Exemplu de programare FCFS pasul 1

Pas 2) La ora=1, sosește P3. P4 încă se execută. Prin urmare, P3 este ținut la coadă.

Exemplu de programare FCFS pasul 2

Pas 3) La momentul 2, P1 sosește și este ținut în coadă.

Exemplu de programare FCFS pasul 3

Pas 4) La momentul 3, procesul P4 își finalizează execuția.

Exemplu de programare FCFS pasul 4

ARTICOLE SIMILARE

Pas 5) La ora=4, P3, care este primul în coadă, începe execuția.

Exemplu de programare FCFS pasul 5

Pas 6) La momentul 5, P2 sosește și este ținut într-o coadă.

Exemplu de programare FCFS pasul 6

Pas 7) La momentul = 11, P3 își finalizează execuția.

Exemplu de programare FCFS pasul 7

Pas 8) La momentul = 11, P1 începe execuția. Are un timp de rafală de 6, deci finalizează execuția la intervalul de timp 17.

Exemplu de programare FCFS pasul 8

Pas 9) La momentul 17, P5 începe execuția. Are un timp de rafală de 4, deci finalizează execuția la momentul 21.

Exemplu de programare FCFS pasul 9

Pas 10) La momentul = 21, P2 începe execuția. Are un timp de rafală de 2, deci finalizează execuția la intervalul de timp 23.

Exemplu de programare FCFS pasul 10

Pas 11) Acum, să calculăm timpul mediu de așteptare pentru exemplul de mai sus.

Timpul mediu de așteptare pentru programarea FCFS

Waiting time = Start time - Arrival time

P4 = 0 – 0 = 0

P3 = 3 – 1 = 2

P1 = 11 – 2 = 9

P5 = 17 – 4 = 13

P2 = 21 – 5 = 16

Timp mediu de așteptare = (0 + 2 + 9 + 13 + 16) / 5 = 40 / 5 = 8

Calculul timpului mediu de așteptare pentru programarea FCFS

Avantajele FCFS

Iată avantajele și beneficiile utilizării algoritmului de planificare FCFS:

  • Este cea mai simplă formă a unui Algoritmul de programare CPU.
  • Este ușor de programat.
  • Urmează o ordine simplă, primul venit, primul servit.

Dezavantajele FCFS

Iată dezavantajele și dezavantajele utilizării algoritmului de planificare FCFS:

  • Este un algoritm de planificare CPU non-preemptiv, deci odată ce un proces a fost alocat CPU-ului, acesta nu va elibera niciodată CPU-ul până când nu termină execuția.
  • Timpul mediu de așteptare este ridicat.
  • Procesele scurte de la sfârșitul cozii trebuie să aștepte finalizarea procesului lung de la față.
  • Nu este o tehnică ideală pentru sistemele de partajare a timpului.
  • Din cauza simplității sale, FCFS nu este foarte eficient.

Întrebări frecvente

„Primul venit, primul servit” este un algoritm non-preemptiv. Odată ce un proces primește CPU-ul, acesta rulează până la finalizarea rafalei sale, astfel încât planificatorul nu îl poate întrerupe pentru a rula un proces nou sosit sau mai scurt.

Efectul de convoi apare atunci când mai multe procese scurte așteaptă în spatele unui proces lung în fruntea cozii. Acest job lung crește timpul mediu de așteptare și scade debitul general al procesorului.

Timpul de execuție este egal cu timpul de finalizare minus timpul de sosire pentru fiecare proces. Acesta măsoară timpul total pe care un proces îl petrece în sistem, de la sosirea sa până când termină execuția pe CPU.

FCFS deservește în ordinea sosirii, Cel mai scurt job mai întâi servește mai întâi cea mai mică rafală pentru un timp de așteptare mai scurt și Round Robin acordă fiecărui proces o interval de timp fix pentru partajarea timpului.

FCFS pur nu provoacă înfometare, deoarece fiecare proces ajunge în cele din urmă în fața cozii FIFO. Cu toate acestea, joburile lungi pot întârzia considerabil joburile scurte prin efectul de convoi.

FCFS rulează în timp O(n) atunci când procesele sunt deja ordonate după sosire, deoarece fiecare este planificat o singură dată. Sortarea sosirilor nesortate după ora de sosire adaugă mai întâi un pas O(n log n).

Modelele de învățare automată prevăd timpii de explozie ai proceselor și aleg sau ajustează politicile de programare pentru a reduce timpul mediu de așteptare și consumul de energie. Cercetătorii aplică aceste programatoare bazate pe inteligență artificială în serverele cloud și centrele de date.

Da. GitHub Copilot poate genera cod FCFS în C, Java, Python cu calcule ale timpului de așteptare și ale timpului de execuție. Verificați întotdeauna sortarea în funcție de ora de sosire, decalajul și formulele de mediere înainte de a acorda încredere rezultatului.

Rezumați această postare cu: