实验三、进程调度模拟程序实验
一、 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。
二、 实验内容和要求
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。
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。
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。
三、 实验方法、步骤及结果测试
1. 源程序名：3.c
可执行程序名：3.exe
2. 原理分析及流程图
3. 主要程序段及其解释：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<conio.h>
#include<dos.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;
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;
}
}
if(insert==0) first->link=p;
}
}
input() /* 建立进程控制块函数*/
{
int i,num;
printf("
请输入进程号?");
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);
}
disp(PCB * pr) /*建立进程显示函数,用于显示当前进程*/
{
printf("
qname state super ndtime runtime
");
printf("|%s ",pr->name);
printf("|%c ",pr->state);
printf("|%d ",pr->super);
printf("|%d ",pr->ntime);
printf("|%d ",pr->rtime);
printf("
");
}
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;
}
}
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);
}
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*/
}
}
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();
}