操作系统实验三进程调度

 目的和要求

1.1.           实验目的

用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。

1.2.           实验要求

1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。

(1).  每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

(2).  进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

(3).  每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。

(4).  就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。

(5).  如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。

(6).  每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。 　　

(7).  重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

思考：作业调度与进程调度的不同？

1.2.2实验题A：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。

“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。

(1). 静态优先数是在创建进程时确定的，并在整个进程运行期间不再改变。

(2). 动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。

(3). （**）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定，（也可以由随机数产生）。

(4). （**）在进行模拟调度过程可以创建（增加）进程，其到达时间为进程输入的时间。

0．

1.2.3实验题B：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“基于时间片轮转法”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。 “轮转法”有简单轮转法、多级反馈队列调度算法。

(1). 简单轮转法的基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片长度相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。（此调度算法是否有优先级？）

(2). 多级反馈队列调度算法的基本思想是：

将就绪队列分为N级（N＝3～5），每个就绪队列优先数不同并且分配给不同的时间片：队列级别越高，优先数越低，时间片越长；级别越小，优先数越高，时间片越短。

系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二级队列，.....当处于运行态的进程用完一个时间片，若未完成则放弃CPU，进入下一级队列。

当进程第一次就绪时，进入第一级队列。

(3). （**）考虑进程的阻塞状态B（Blocked）增加阻塞队列。进程的是否阻塞和阻塞的时间由产生的“随机数”确定（阻塞的频率和时间长度要较为合理）。注意进程只有处于运行状态才可能转换成阻塞状态，进程只有处于就绪状态才可以转换成运行状态。

2.    实验内容

根据指定的实验课题：A（1），A（2），B（1）和B（2）

完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

注：带**号的条目表示选做内容。

3.    实验环境

可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB等可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
#define NULL 0
struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */
char name[10];
char state;
int super;
int ntime;
int rtime;
struct pcb* link;
}*ready=NULL,*p;
typedef struct pcb PCB;
 
void sort() /* 建立对进程进行优先级排列函数*/
{
    PCB *first, *second;
    int insert=0;
    if((ready==NULL)||((p->super)>(ready->super))) /*优先级最大者,插入队首*/
    {
        p->link=ready;
        ready=p;
    }
    else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/
    {
        first=ready;
        second=first->link;
        while(second!=NULL)
        {
            if((p->super)>(second->super)) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/
            { /*插入到当前进程前面*/
                p->link=second;
                first->link=p;
                second=NULL;
                insert=1;
            }
            else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/
            {
                first=first->link;
                second=second->link;
            }
        }
    }
}
void input() /* 建立进程控制块函数*/
{
    int i,num;
    //clrscr(); /*清屏*/
    printf("
 请输入进程个数?");//号
    scanf("%d",&num);
    for(i=0;i<num;i++)
    {
         printf("
 进程号No.%d:
",i);
         p=getpch(PCB);
         printf("
 输入进程名:");
         scanf("%s",p->name);
         printf("
 输入进程优先数:");
         scanf("%d",&p->super);
         printf("
 输入进程运行时间:");
         scanf("%d",&p->ntime);
         printf("
");
         p->rtime=0;p->state='w';
         p->link=NULL;
         sort(); /* 调用sort函数*/
    }
}
int space()
{
     int l=0; PCB* pr=ready;
     while(pr!=NULL)
     {
         l++;
         pr=pr->link;
     }
     return(l);
}
void disp(PCB * pr) /*建立进程显示函数,用于显示当前进程*/
{
     printf("
 进程名	状态 	优先级 	所需时间 	运行时间 
");
     printf("%s	",pr->name);
     printf(" %c	",pr->state);
     printf("  %d	",pr->super);
     printf("   %d	",pr->ntime);
     printf("           %d	",pr->rtime);
     printf("
");
}
void check() /* 建立进程查看函数 */
{
     PCB* pr;
     printf("
 **** 当前正在运行的进程是:%s",p->name); /*显示当前运行进程*/
     disp(p);
     pr=ready;
     printf("
 ****当前就绪队列状态为:
"); /*显示就绪队列状态*/
     while(pr!=NULL)
     {
         disp(pr);
         pr=pr->link;
     }
}
void destroy() /*建立进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/
{
     printf("
 进程 [%s] 已完成.
",p->name);
     free(p);
}
void running() /* 建立进程就绪函数(进程运行时间到,置就绪状态）*/
{
    (p->rtime)++;
    if(p->rtime==p->ntime)
        destroy(); /* 调用destroy函数*/
    else
    {
        (p->super)--;
        p->state='w';
        sort(); /*调用sort函数*/
    }
}
int main() /*主函数*/
{
    int len,h=0;
    char ch;
    input();
    len=space();
    while((len!=0)&&(ready!=NULL))
    {
         ch=getchar();
         h++;
         printf("
 The execute number:%d 
",h);
         p=ready;
         ready=p->link;
         p->link=NULL;
         p->state='R';
         check();
         running();
         printf("
 按任一键继续......");
         ch=getchar();
    }
    printf("

 进程已经完成.
");
    ch=getchar();
}

  

通过本次实验，我觉得关于数据结构的算法和语法的基础知识很重要，特别是编写C语言程序时，涉及到一些复杂的程序，都会用到这些知识，由于数据结构基础知识学得不扎实，所以写代码遇到很多困难。虽然会定义结构体比较熟练，但是对于在程序中调用结构体就不太理解，导致多次出错，并通过查阅相关资料，然后不断修改，才把相关的实验基础要求完成。另外，写程序需要很好的思维习惯，并且要善于转化计算机操作与实际情况，才能把代码理解透，往后需要多多练习，形成自己的编程习惯和思维习惯。