实验二、作业调度模拟程序
专业：商软一班 姓名：李新佳 学号：201406114143
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 |
|
1 |
什么是作业？ |
作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。 |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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。 |
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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 |
单个作业使用结构体，多个作业使用队列。 |
|
4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)算法。 |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
先来先服务算法。 |
|
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？ |
输入：读取文件 输出：计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。 |
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：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
struct jcb{
char name[10]; //作业名
char status; //作业状态
double arrtime; //作业到达时间
double reqtime; //作业要求时间
double startime; //作业开始时间
double finitime; //作业完成时间
double turntime; //作业周转时间
float Tatime,TAWtime;
float prio;
}jobarr[24],jobfin[24],job[24],cunfang;
int systime=0;
int intarr,intfin,intjob; //作业到达个数，完成个数，未达到作业个数
int i;
int r;
//排序
void rank(int flag){
int j;
for(r=0;r<flag;r++)
{
for(j=r+1;j<flag;j++)
if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime)
{
cunfang=jobarr[r];
jobarr[r]=jobarr[j];
jobarr[j]=cunfang;
}
}
}
//先来先服务算法
void FCFS(int flag)
{
int r;
double attime,wattime;
jobarr[0].startime=0;
jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime;
jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime;
attime=jobarr[0].turntime;
wattime=jobarr[0].finitime;
for(r=1;r<flag;r++)
{
jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime;
jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime+jobarr[r].reqtime;
jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime-jobarr[r].arrtime+jobarr[r].reqtime;
attime+=jobarr[r].turntime;
wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime;
}
attime=attime/((double)flag);
wattime=wattime/((double)flag);
printf("
FCFS算法作业序列表
");
printf("--------------------------------------------------------------------------------
");
printf("作业名 到达系统时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间");
for(r=1;r<flag;r++){
printf("
");
printf("%s",jobarr[r].name);
printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].startime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime);
}
printf("
平均周转时间:%.2lf",attime);
printf("
平均带权周转时间:%.2lf
",wattime);
printf("--------------------------------------------------------------------------------
");
}
//插入
void inser()
{
printf("第%d个作业:
",i+1);
printf("输入作业名:");
scanf("%s",jobarr[i].name);
printf("作业到达时间:");
scanf("%d",&jobarr[i].arrtime);
printf("作业要求服务时间:");
scanf("%d",&jobarr[i].reqtime);
printf("
");
i++;
rank(i);
}
//删除
void delet()
{
int q;
char remove[10];
printf("请输入要删除的作业名: ");
scanf("%s",remove);
for(r=0;r<i;r++)
if(strcmp(jobarr[r].name,remove)==0){
for(q=r;q<i;q++){
jobarr[q]=jobarr[q+1];
}
i--;
}
}
//输入作业信息
void input()
{
printf("作业个数:");
scanf("%d",&i);
printf("
");
for(r=0;r<i;r++)
{
printf("第%d个作业:
",r+1);
printf("输入作业名:");
scanf("%s",jobarr[r].name);
printf("到达时间:");
scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime);
printf("要求服务时间:");
scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime);
printf("
");
}
}
//输出作业信息
void output()
{
int num,m;
while(1){
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是
");
printf(" name artime rqtime
");
for(r=0;r<i;r++)
{
printf("N %d",r+1);
printf(" %s",jobarr[r].name);
printf(" %.2lf",jobarr[r].arrtime);
printf(" %.2lf",jobarr[r].reqtime);
printf("
");
}
printf("
现在系统时间 0:
");
printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法
");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("
1.插入 2.删除 3.退出？
");
printf("请选择：");
scanf("%d",&num);
if(num==1)
inser();
else if(num==2)
delet();
else if(num==3)
return;
else
continue;
}
}
//读取文件的数据
void ReadFile()
{
int m;
int i=1;
int flag=0;
FILE *fp; //定义文件指针
fp=fopen("3.txt","r"); //打开文件
if(fp==NULL)
{
printf("File open error !
");
exit(0);
}
printf("
作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
while(!feof(fp))
{
fscanf(fp,"%s%lf%lf",&jobarr[i].name,&jobarr[i].arrtime,&jobarr[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入
i++;
flag=i;
};
rank(i);
for(i=1;i<flag;i++)
printf("
%s %.2lf %.2lf",jobarr[i].name,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime); //输出到屏幕
printf("
");
printf("
");
if(fclose(fp)) //关闭文件
{
printf("Can not close the file !
");
exit(0);
}
printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法
");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("
");
//printf("");
}
//伪随机数产生器
void Pseudo_random_number()
{
int i,n,m;
srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
//输入作业数
n=rand()%13+5;
for(i=1; i<=n; i++)
{
//jobarr[i].name=i;
//作业到达时间
jobarr[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
jobarr[i].reqtime=rand()%7+1;
}
rank(i);
printf("
作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
for(i=1; i<=n; i++)
{
printf("
job%2d %11.2lf %.2lf",i,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime);
}
printf("
");
printf("请选择算法：1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法
");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("
");
}
void main()
{
int num;
while(1)
{
printf("-----------------------------------------------------------------------------
");
printf("请选择读取作业的方式：1.文件读取 2.手动输入 3.伪随机数随机产生
");
printf("-----------------------------------------------------------------------------
");
printf("请选择：");
scanf("%d",&num);
switch(num)
{
case 1:
ReadFile();
break;
case 2:
input();
rank(i);
output();
break;
case 3:
Pseudo_random_number();
break;
}
}
}
运行结果：