Processor Scheduling Simulator

운영체제 수업에서 진행한 프로세서 스케줄링 시뮬레이터를 여러 개발 브랜치의 코드를 정리해 하나의 실행 가능한 형태로 통합한 프로젝트입니다.

기존 프로젝트의 FCFS / RR / SPN / SRTN / HRRN 구현, GPT 질문 시나리오용 DRR(Dynamic Round Robin), P-Core / E-Core 전력 모델, PyQt GUI를 하나의 공통 스케줄링 엔진으로 연결했습니다.

주요 기능

• FCFS (First-Come, First-Served)
• RR (Round Robin)
• SPN (Shortest Process Next)
• SRTN (Shortest Remaining Time Next)
• HRRN (Highest Response Ratio Next)
• DRR (Dynamic Round Robin)
• 최대 4개 코어 구성
  • P-Core 최대 3개
  • E-Core 최대 1개
• P-Core / E-Core 처리 성능 및 전력 사용량 계산
• 프로세스별 AT / BT / WT / TT / NTT 계산
• Core별 Gantt Chart 표시
• GPT 모델 / 질문 복잡도를 이용한 DRR 프로세스 생성
• DRR의 복잡도 기반 P/E-Core 우선 배치
• DRR의 Remaining BT 기반 Dynamic Time Quantum
• BT가 30 이상인 프로세스의 30 work-unit 강제 종료 정책

프로세서 모델

Core	처리량	동작 전력	시동 전력
P-Core	2 work units / sec	3 W / sec	0.5 W
E-Core	1 work unit / sec	1 W / sec	0.1 W

프로젝트의 기존 정의를 따라 각 tick에서 사용된 전력 값을 누적해 표시합니다.

DRR 정책

DRR은 일반 RR에 다음 정책을 추가합니다.

1. Remaining BT와 Complexity를 이용해 P-Core / E-Core 우선순위를 정합니다.
   • Remaining BT가 1 이하이거나 Complexity가 1~5이면 E-Core 우선
   • 그 외에는 P-Core 우선
2. 선호 Core가 사용 중이면 유휴 상태의 다른 Core를 사용하여 불필요한 대기를 줄입니다.
3. Preemption 후 Remaining BT에 따라 Time Quantum을 다시 계산합니다.

Remaining BT	Time Quantum
1 ~ 10	2
11 ~ 20	4
21 ~ 30	6
31 이상	8

실행 환경

• Python 3.9.x
• PyQt5 5.15.7

설치

python -m venv .venv

Windows:

.venv\Scripts\activate
pip install -r requirements.txt

macOS / Linux:

source .venv/bin/activate
pip install -r requirements.txt

GUI 실행

python ui.py

1. 스케줄링 알고리즘을 선택합니다.
2. Core 0~3을 P-Core / E-Core / Off 중에서 선택합니다.
3. 프로세스를 직접 입력하거나 Random 버튼으로 생성합니다.
4. RR은 Time Quantum을 지정합니다.
5. DRR은 GPT 모델과 Complexity를 선택하면 시나리오용 프로세스 3개가 생성됩니다.
6. 실행 버튼을 누르면 Gantt Chart, 처리 결과, Core별 전력 사용량이 표시됩니다.

CLI 데모

GUI 없이 DRR 예제를 실행할 수도 있습니다.

python Operating_System.py

테스트

스케줄링 엔진은 Python 표준 unittest로 검증할 수 있습니다.

python -m unittest discover -s tests -v

테스트 항목에는 다음이 포함됩니다.

• FCFS 대기시간 계산
• RR Time Quantum에 따른 Preemption
• DRR Complexity 기반 E-Core 우선 배치
• 사용하지 않는 E-Core의 전력 미소모
• 장시간 DRR 프로세스의 30 work-unit 강제 종료
• P-Core / E-Core 개수 제한

프로젝트 구조

Operating_System/
├─ scheduler.py          # 공통 스케줄링 / 전력 계산 엔진
├─ ui.py                 # PyQt GUI와 스케줄러 연결
├─ os.ui                 # Qt Designer UI
├─ Operating_System.py   # CLI 데모
├─ FCFS.py               # 기존 main(Info) 호환 wrapper
├─ RR.py
├─ SPN.py
├─ SRTN.py
├─ HRRN.py
├─ DRR.py
├─ logo/                 # GUI 이미지 리소스
├─ docs/                 # 기존 프로젝트 문서
├─ tests/                # 스케줄러 테스트
├─ requirements.txt
└─ README.md

기존 코드와의 호환성

기존 프로젝트에서 사용하던 다음 형태의 호출은 wrapper 파일을 통해 유지했습니다.

import FCFS

info = [
    [(1, 0, 5), (2, 1, 3)],
    [1, 1, 1, 2],
]
result = FCFS.main(info)

RR은 세 번째 값으로 Time Quantum을 전달할 수 있습니다.

import RR

result = RR.main([
    [(1, 0, 5), (2, 1, 3)],
    [1, 1, 1, 2],
    2,
])

DRR은 프로세스 정보에 GPT 모델과 Complexity를 추가합니다.

import DRR

result = DRR.main([
    [(1, 0, 8, "GPT 3.5", 3), (2, 0, 16, "GPT 4", 8)],
    [1, 1, 1, 2],
])

정리한 내용

기존 브랜치마다 별도로 존재하던 스케줄링 코드와 GUI 코드를 그대로 병합하지 않고, 공통 로직을 scheduler.py로 통합했습니다. 이를 통해 알고리즘마다 중복되어 있던 Process / Processor / 전력 계산 코드를 제거하고 GUI와 CLI가 동일한 계산 결과를 사용하도록 정리했습니다.