# cpu-scheduling-visualization

**Repository Path**: liyihan11/cpu-scheduling-visualization

## Basic Information

- **Project Name**: cpu-scheduling-visualization
- **Description**: No description available
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: MIT
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-04-14
- **Last Updated**: 2026-06-22

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# CPU 进程调度模拟系统

## 概述

本项目模拟实现了操作系统课程要求的两种进程调度算法：**基于优先级的轮转调度**（Priority Round Robin）和**多级反馈队列调度**（Multi-level Feedback Queue, MFQ）及其动画演示。

技术栈：React 18 + Vite + TypeScript + Tailwind CSS 4 + Framer Motion

## 算法说明

### 优先级轮转调度

- 每个进程拥有静态优先级（1~100，数值越小优先级越高）
- 调度时选择优先级最高（数值最小）的就绪进程
- 时间片耗尽后，进程优先级数值 +3（优先级下降），重新参与调度
- 支持抢占：若有更高优先级进程到达，立即剥夺当前进程执行权
- 调度顺序：优先级优先，优先级相同时按到达时间排序

### 多级反馈队列调度

- 3 个队列层级：Q0（最高）、Q1、Q2（最低）
- 时间片配置：Q0=2, Q1=4, Q2=6（基础时间片乘以队列等级）
- 新进程初始进入 Q0，执行完一个时间片后若未完成则降级至下一队列
- 调度顺序：优先处理高优先级队列；同一队列内按 FIFO 执行
- 高优先级队列非空时，低优先级队列中的运行进程会被抢占

## 默认测试数据

| 进程 | 到达时间 | 运行时间 | 优先级 |
|------|---------|---------|--------|
| P1   | 0       | 5       | 15     |
| P2   | 1       | 3       | 20     |
| P3   | 2       | 6       | 10     |
| P4   | 3       | 10      | 25     |

默认时间片（RR）= 2

## 界面功能

- **执行甘特图**：实时显示各进程执行时间段，支持时间窗口滚动，当前时刻标有 NOW 指示线
- **进程统计信息**：展示所有进程 ID、到达时间、运行时间、剩余时间、优先级、状态（等待/就绪/执行/完成）、周转时间
- **就绪队列**：可视化显示各就绪进程；MFQ 模式下分 Q0/Q1/Q2 三层展示，带当前调度队列高亮指示
- **控制面板**：切换调度算法、调节模拟速度、调节时间片、启停自动执行、单步执行、动态添加进程、重置

## 快捷键

| 快捷键 | 功能 |
|--------|------|
| Ctrl+P | 启动/暂停自动执行 |
| Ctrl+右箭头 | 单步执行 |

## 项目结构

```
src/
├── components/                  # UI 组件目录
│   ├── ControlPanel.tsx         # 控制面板：算法切换、速度/时间片调节、启停控制
│   ├── GanttChart.tsx           # 甘特图：进程执行时间段可视化
│   ├── Header.tsx               # 顶部栏：当前时间、已完成数、平均周转时间
│   ├── ProcessTable.tsx         # 进程表：各进程详细信息与状态
│   └── ReadyQueue.tsx           # 就绪队列：MFQ 分层或优先级排序展示
├── hooks/                       # React Hooks 目录
│   └── useScheduler.ts          # 调度器核心逻辑 reducer
├── types/                       # TypeScript 类型定义目录
│   └── index.ts                 # PCB、GanttEntry、Algorithm 等类型
├── App.tsx                      # 主应用组件
└── main.tsx                     # 入口文件
```

## TICK 执行周期

每个时间单位（tick）内调度器按以下顺序执行：

1. **进程到达**：将到达时刻等于当前时刻且状态为 waiting 的进程置为 ready，进入就绪队列
2. **状态维护**：检查正在运行的进程——若运行时间耗尽则标记为 finished；若时间片耗尽则降级（优先级算法加优先级，MFQ 降队列等级）并置 runningIdx = -1
3. **抢占检查**：若 CPU 仍在运行，检查是否有更高优先级进程（优先级算法）或更高层队列有进程等待（MFQ）；若有则剥夺当前进程
4. **调度**：若 CPU 空闲，按算法规则选择下一个进程投入运行
5. **执行**：选中的进程运行 1 个时间单位，更新 remainTime、cpuTime、sliceRemaining，并记录甘特图

## 关键实现细节

- 使用 `useReducer` 管理调度状态，所有状态变更通过纯函数 `schedulerReducer` 完成
- PCB 的 `sliceRemaining` 字段独立追踪每个进程在当前时间片的剩余时间，支持 MFQ 下同一队列内不同进程的时间片隔离
- 甘特图记录格式为 `[startTime, duration)`，合并相邻同进程块避免碎片化
- MFQ 降级时使用 `unshift` 将被降级进程重新放回当前队列头部，保证降级进程不会立即被同队列新进程抢先

## 运行

```bash
npm install
npm run dev
```

构建生产版本：`npm run build`