先来先服务（First - Come, First - Served，FCFS）

先来先服务（First - Come, First - Served，FCFS）调度算法是一种最简单的进程调度算法，广泛应用于操作系统的进程调度和作业调度中，下面从多个方面为你详细介绍：

基本原理

该算法按照进程进入就绪队列的先后顺序来分配CPU资源。当一个进程进入就绪队列时，它会被排在队列的尾部。调度程序总是选择就绪队列中最前面的进程，将CPU分配给它执行，直到该进程完成或因某种原因阻塞，才会从就绪队列中选择下一个进程。

示例说明

假设有三个进程P1、P2、P3，它们到达就绪队列的时间和所需的执行时间如下：

进程到达时间执行时间

P1	0	5
P2	1	3
P3	2	8

在时间0，P1到达并进入就绪队列，由于此时只有P1，所以P1开始执行。
在时间1，P2到达并进入就绪队列尾部，此时P1正在执行，所以P2等待。
在时间2，P3到达并进入就绪队列尾部，P1继续执行。
直到时间5，P1执行完毕，此时调度程序从就绪队列中选择最前面的P2，P2开始执行。
在时间8，P2执行完毕，调度程序选择P3，P3开始执行，直到时间16执行完毕。

算法实现

在操作系统中，FCFS算法可以通过一个队列来实现。进程到达时，将其加入队列尾部；调度时，从队列头部取出进程执行。以下是一个简单的Python代码示例，模拟FCFS调度算法：

class Process:
    def __init__(self, pid, arrival_time, burst_time):
        self.pid = pid
        self.arrival_time = arrival_time
        self.burst_time = burst_time
        self.start_time = None
        self.completion_time = None
        self.turnaround_time = None
        self.waiting_time = None


def fcfs(processes):
    processes.sort(key=lambda x: x.arrival_time)
    current_time = 0
    for process in processes:
        if current_time < process.arrival_time:
            current_time = process.arrival_time
        process.start_time = current_time
        current_time += process.burst_time
        process.completion_time = current_time
        process.turnaround_time = process.completion_time - process.arrival_time
        process.waiting_time = process.turnaround_time - process.burst_time
    return processes


# 示例进程
processes = [
    Process(1, 0, 5),
    Process(2, 1, 3),
    Process(3, 2, 8)
]

scheduled_processes = fcfs(processes)

# 输出结果
for process in scheduled_processes:
    print(f"进程 {process.pid}:")
    print(f"  开始时间: {process.start_time}")
    print(f"  完成时间: {process.completion_time}")
    print(f"  周转时间: {process.turnaround_time}")
    print(f"  等待时间: {process.waiting_time}")

优缺点

优点
- 实现简单：该算法的逻辑简单，不需要复杂的计算和数据结构，易于实现和理解。
- 公平性：每个进程按照到达的先后顺序依次执行，对所有进程一视同仁，不会出现饥饿现象。
缺点
- 平均等待时间长：如果先到达的进程执行时间很长，后到达的短进程需要等待很长时间，导致平均等待时间和平均周转时间较长，系统的整体性能可能受到影响。
- 不利于短作业：在实际应用中，短作业往往希望能够尽快完成，而FCFS算法可能会使短作业长时间等待，降低了系统的吞吐量和响应速度。