一、目的和要求
1. 实验目的
（1）加深对作业调度算法的理解；
（2）进行程序设计的训练。
2．实验要求
用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。
单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所运行的时间等因素。
作业调度算法：
1) 采用先来先服务（FCFS）调度算法，即按作业到达的先后次序进行调度。总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。
2) 短作业优先 (SJF) 调度算法，优先调度要求运行时间最短的作业。
3) 响应比高者优先(HRRN)调度算法，为每个作业设置一个优先权(响应比)，调度之前先计算各作业的优先权，优先数高者优先调度。RP (响应比)＝ 作业周转时间 / 作业运行时间=1+作业等待时间/作业运行时间
每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含以下信息：作业名、提交（到达）时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。
作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。
一、 模拟数据的生成
1． 允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。
2． 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。
3． （**）从文件中读入以上数据。
4． （**）也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间（0-30）和所需运行时间（1-8）。
二、 模拟程序的功能
1． 按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，执行FCFS, SJF和HRRN调度算法，程序计算各作业的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。
2． 动态演示每调度一次，更新现在系统时刻，处于运行状态和等待各作业的相应信息（作业名、到达时间、所需的运行时间等）对于HRRN算法，能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。
3． （**）允许用户在模拟过程中提交新作业。
4． （**）编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。
三、 模拟数据结果分析
1． 对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。
2． （**）用曲线图或柱形图表示出以上数据，分析算法的优点和缺点。
四、 实验准备
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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3 |
为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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6 |
模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？ |
五、 其他要求
1． 完成报告书，内容完整，规格规范。
2． 实验须检查，回答实验相关问题。
注：带**号的条目表示选做内容。
二、实验内容
根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
三、实验环境
可以采用TC，也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB，VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。
四、实验原理及核心算法参考程序段
单道FCFS算法：
源代码：
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<time.h> 4 struct jcb{ 5 int id; 6 char status; 7 8 int arrtime; 9 int reqtime; 10 int startime; 11 int finitime; 12 13 float TAtime,TAWtime; 14 float prio; 15 } jobarr[24],jobfin[24],job[24]; 16 int systime=0; 17 18 19 //主菜单 20 void menu() 21 { 22 printf(" *************************************** "); 23 printf(" | 作业调度 | "); 24 printf(" |-------------------------------------| "); 25 printf(" | 1.调用文本写入数据 | "); 26 printf(" |-------------------------------------| "); 27 printf(" | 2.调用伪随机数的产生数据 | "); 28 printf(" |-------------------------------------| "); 29 printf(" | 3.自主输入模拟数据 | "); 30 printf(" |************************************** "); 31 } 32 33 34 //调度算法菜单 35 void menu0() 36 { 37 printf(" "); 38 printf(" *************************************** "); 39 printf(" 1.FCFS算法调度 "); 40 printf(" 2.SJF算法调度 "); 41 printf(" 3.HRRF算法调度 "); 42 printf(" 4.调用系统清屏 "); 43 printf(" 0.退出算法调度 "); 44 printf("*************************************** "); 45 } 46 47 48 //短作业优先排序 49 void sort(int n) 50 { 51 int i,j; 52 struct jcb temp; 53 for(i=2;i<n;i++) 54 for(j=i+1;j<=n;j++) 55 if(jobarr[i].reqtime>jobarr[j].reqtime) //根据最短的要求服务时间排序 56 { 57 temp=jobarr[i]; 58 jobarr[i]=jobarr[j]; 59 jobarr[j]=temp; 60 } 61 } 62 63 64 //先到先服务排序 65 void sort0(int n) 66 { 67 int i,j; 68 struct jcb temp; 69 for(i=2;i<n;i++) 70 for(j=i+1;j<=n;j++) 71 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) //根据到达时间排序 72 { 73 temp=job[i]; 74 job[i]=job[j]; 75 job[j]=temp; 76 } 77 } 78 79 80 //自主输入模拟数据 81 void shoushu() 82 { 83 int n; 84 printf("作业个数:"); 85 scanf("%d",&n); 86 for(int i=1;i<=n;i++) 87 { 88 printf(" 第%d个作业:",i); 89 printf(" 请输入作业名:"); 90 scanf("%d",&job[i].id); 91 printf("到达时间:"); 92 scanf("%d",&job[i].arrtime); 93 printf("要求服务时间:"); 94 scanf("%d",&job[i].reqtime); 95 jobarr[i]=job[i]; 96 } 97 } 98 99 100 //文本写入数据 101 int ReadFile() 102 { 103 int m=0; 104 int i=1; 105 FILE *fp; //定义文件指针 106 fp=fopen("作业调度.txt","r"); //打开文件 107 if(fp==NULL) 108 { 109 printf("File open error ! "); 110 exit(0); 111 } 112 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 113 while(!feof(fp)) 114 { 115 fscanf(fp,"%d%d%d",&job[i].id,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 116 printf(" %3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //输出到屏幕 117 i++; 118 }; 119 120 if(fclose(fp)) //关闭文件 121 { 122 printf("Can not close the file ! "); 123 exit(0); 124 } 125 m=i-1; 126 return m; 127 128 } 129 130 131 //伪随机数的产生数据 132 int Pseudo_random_number() 133 { 134 int i,n; 135 srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。 136 //输入作业数 137 n=rand()%23+5; 138 for(i=1; i<=n; i++) 139 { 140 job[i].id=i; 141 //作业到达时间 142 job[i].arrtime=rand()%29+1; 143 //作业运行时间 144 job[i].reqtime=rand()%7+1; 145 } 146 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 147 for(i=1; i<=n; i++) 148 { 149 printf(" %3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 150 } 151 return n; 152 153 } 154 155 156 //先来先服务算法FCFS 157 void FCFS() 158 { 159 int i=1,j=1; 160 float sumTA=0,sumTAW=0; 161 printf("-----------先来先服务算法FCFS------------- "); 162 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 163 while(job[j].id!=NULL) 164 { 165 printf(" %3d%12d%15d",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //输出到屏幕 166 j++; 167 } 168 sort0(j-1); 169 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 170 while(job[i].id!=NULL) 171 { 172 if(i==1) //第一个作业先到达，先被调度 173 { 174 job[i].startime=job[i].arrtime; 175 } 176 else //其他作业被调度 177 { 178 if(job[i-1].finitime>=job[i].arrtime) //如果上一个作业的完成时间大于下一个到达时间，则下一个开始时间为上一个作业的完成时间 179 job[i].startime=job[i-1].finitime; 180 else 181 job[i].startime=job[i].arrtime; //否则下一个开始时间即它的到达时间 182 } 183 job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime; //计算完成时间 184 job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime; //计算周转时间 185 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; //计算带权周转时间 186 sumTA+=job[i].TAtime; 187 sumTAW+=job[i].TAWtime; 188 printf(" %3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].finitime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 189 i++; 190 } 191 printf(" 平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1)); 192 printf(" 平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1)); 193 } 194 195 196 //最短作业优先算法SJF 197 void SJF() 198 { 199 int i=1,j=1; 200 float sumTA=0,sumTAW=0; 201 printf("-----------最短作业优先算法SJF------------- "); 202 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 203 while(job[j].id!=NULL) 204 { 205 printf(" %3d%12d%15d",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //输出到屏幕 206 jobarr[j]=job[j]; 207 j++; 208 } 209 sort(j-1); 210 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 211 while(jobarr[i].id!=NULL) 212 { 213 if(i==1) 214 { 215 jobarr[i].startime=jobarr[i].arrtime; 216 } 217 else 218 { 219 if(jobarr[i-1].finitime>=jobarr[i].arrtime) 220 jobarr[i].startime=jobarr[i-1].finitime; 221 else 222 jobarr[i].startime=jobarr[i].arrtime; 223 } 224 jobarr[i].finitime=jobarr[i].startime+jobarr[i].reqtime; 225 jobarr[i].TAtime=jobarr[i].finitime-jobarr[i].arrtime; 226 jobarr[i].TAWtime=jobarr[i].TAtime/jobarr[i].reqtime; 227 sumTA+=jobarr[i].TAtime; 228 sumTAW+=jobarr[i].TAWtime; 229 printf(" %3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",jobarr[i].id,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].finitime,jobarr[i].reqtime,jobarr[i].TAtime,jobarr[i].TAWtime); 230 i++; 231 } 232 printf(" 平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1)); 233 printf(" 平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1)); 234 } 235 236 237 //最高响应比排序 238 void sort1(int n,int k) 239 { 240 int i,j; 241 struct jcb temp; 242 for(i=k;i<n;i++) 243 for(j=i+1;j<=n;j++) 244 if(jobfin[i].prio<jobfin[j].prio) 245 { 246 temp=jobfin[i]; 247 jobfin[i]=jobfin[j]; 248 jobfin[j]=temp; 249 } 250 } 251 252 253 //响应比最高者优先HRRF算法 254 void HRRF() 255 { 256 int i=1,j=1,k=1; 257 float sumTA=0,sumTAW=0; 258 printf("-----------响应比最高者优先HRRF算法------------- "); 259 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 260 while(job[j].id!=NULL) 261 { 262 printf("%3d%12d%15d ",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //输出到屏幕 263 jobfin[j]=job[j]; 264 j++; 265 } 266 while(jobfin[k].id!=NULL) 267 { 268 i=k; 269 if(k==1) 270 { 271 jobfin[i].startime=jobfin[i].arrtime; 272 jobfin[i].finitime=jobfin[i].startime+jobfin[i].reqtime; 273 jobfin[i].TAtime=jobfin[i].finitime-jobfin[i].arrtime; 274 jobfin[i].TAWtime=jobfin[i].TAtime/jobfin[i].reqtime; 275 } 276 else 277 { 278 printf(" 作业名 最高响应比 "); 279 while(jobfin[i].id!=NULL) 280 { 281 if(jobfin[k-1].finitime>=job[i].arrtime) 282 { 283 jobfin[i].startime=jobfin[k-1].finitime; 284 jobfin[i].prio=(jobfin[i].startime-jobfin[i].arrtime)/(jobfin[i].reqtime/1.0)+1; 285 } 286 else 287 { 288 jobfin[i].startime=0; 289 jobfin[i].prio=0; 290 } 291 i++; 292 } 293 sort1(j-1,k); 294 for(i=k;i<j;i++) 295 printf("%3d%10.2lf ",jobfin[i].id,jobfin[i].prio); 296 jobfin[k].finitime=jobfin[k-1].finitime+jobfin[k].reqtime; 297 jobfin[k].TAtime=jobfin[k].finitime-jobfin[k].arrtime; 298 jobfin[k].TAWtime=jobfin[k].TAtime/jobfin[k].reqtime; 299 } 300 k++; 301 } 302 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 303 for(i=1;i<j;i++) 304 { 305 printf(" %3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",jobfin[i].id,jobfin[i].arrtime,jobfin[i].finitime,jobfin[i].reqtime,jobfin[i].TAtime,jobfin[i].TAWtime); 306 sumTA+=jobfin[i].TAtime; 307 sumTAW+=jobfin[i].TAWtime; 308 } 309 printf(" 平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1)); 310 printf(" 平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1)); 311 } 312 313 314 void main0() 315 { 316 int tmp; 317 while(1) 318 { 319 menu0(); 320 printf(" 请选择菜单项:"); 321 scanf("%d",&tmp); 322 switch (tmp) 323 { 324 case 1: 325 FCFS(); 326 break; 327 case 2: 328 SJF(); 329 break; 330 case 3: 331 HRRF(); 332 break; 333 case 4: 334 system("cls"); 335 break; 336 case 0: 337 return; 338 } 339 } 340 } 341 342 343 main() 344 { 345 int tmp; 346 while(1) 347 { 348 menu(); 349 printf(" 请选择菜单项:"); 350 scanf("%d",&tmp); 351 switch (tmp) 352 { 353 case 1: 354 ReadFile(); 355 break; 356 case 2: 357 Pseudo_random_number(); 358 break; 359 case 3: 360 shoushu(); 361 break; 362 } 363 main0(); 364 printf(" "); 365 } 366 }
实验结果：
FCFS：
SJF:
HRRF:
实验总结：
刚开始做这个实验时我觉得很难，有点不知所措，但是通过老师的一些讲解和提供的思路，自己也上网百度了一些不懂的东西，最后成功完成了这个作业调度的一些基本要求，所以我觉得，付出多少，必然有所收获。
学号：201406114214
姓名：冯梓凡