【操作系统】实验二 作业调度模拟程序

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

序号	准备内容	完成情况
1	什么是作业？
2	一个作业具备什么信息？
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
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
5	如何编程实现作业调度算法？
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？

 

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

#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct job
{
    char status;
    char name[10];
    float arrtime;
    float reqtime;
    float startime;
    float finitime;
    float zhouzhuan;
};
void FCFS(job jobs[],int temp[100],int jobnum);//先到先服务算法
void SJF(job jobs[10],int jobnum);//短作业优先算法
void HRRF(job jobs[10],int jobnum);//最高响应比优先算法
int main(void)
{
    job jobs[10];
    int jobnum,i;
    int temp[100];
    int x,y;
    int k=0;
    int choice=1;
    printf("********************
");
    printf("1.FCFS算法调度
");
    printf("2.SJF算法调度
");
    printf("3.HRRF算法调度
");
    printf("4.调用系统清屏
");
    printf("0.退出算法调度
");
    printf("版权所有:纪焓
");
    printf("********************
");
    printf("请输入作业调度个数:");
    scanf("%d",&jobnum);
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        printf("第%d个作业:
",i+1);
        printf("作业%d名称:",i+1);
        scanf("%s",&jobs[i].name);
        printf("到达系统时间:");
        scanf("%f",&jobs[i].arrtime);
        printf("CPU所需时间:");
        scanf("%f",&jobs[i].reqtime);
        temp[i]=i;
    }
    //按到达系统时间排序
    for(x=0;x<jobnum;x++)
    {
        for(y=x+1;y<jobnum;y++)
        {
            if(jobs[temp[x]].arrtime>jobs[y].arrtime)
            {
                k=temp[x];
                temp[x]=temp[y];
                temp[y]=k;
            }
        }
    }
    printf("
");
    printf("按到达系统时间排序:
");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        printf("	name	arrtime	reqtime
");
        printf("N %d",i+1);
        printf("	%s",jobs[temp[i]].name);
        printf("	%.2f",jobs[temp[i]].arrtime);
        printf("	%.2f",jobs[temp[i]].reqtime);
        printf("
");
    }
    //调用先到先服务算法
    //FCFS(jobs,temp,jobnum);
    //调用短作业优先算法
    //SJF(jobs,jobnum);
    while(choice!=0)
    {
        printf("请选择菜单项:");
        scanf("%d",&choice);
        if(choice==1)
        {
            FCFS(jobs,temp,jobnum);
        }
        else if(choice==2)
        {
            SJF(jobs,jobnum);
        }
        else if(choice==3)
        {
            HRRF(jobs,jobnum);
        }
    }
    return 0;
}

/*先到先服务算法*/
void FCFS(job jobs[10],int temp[100],int jobnum)
{
    
    int i=0;
    jobs[temp[0]].startime=jobs[temp[0]].arrtime;
    jobs[temp[0]].finitime=jobs[temp[0]].arrtime+jobs[temp[0]].reqtime;
    jobs[temp[0]].zhouzhuan=jobs[temp[0]].finitime-jobs[temp[0]].arrtime;
    for(i=1;i<jobnum;i++)
    {
        jobs[temp[i]].startime=jobs[temp[i-1]].finitime;
        jobs[temp[i]].finitime=jobs[temp[i]].startime+jobs[temp[i]].reqtime;
        jobs[temp[i]].zhouzhuan=jobs[temp[i]].finitime-jobs[temp[i]].arrtime;
    }

    printf("

");
    printf("调用先到先服务算法:

");
    printf("作业名   到达系统时间   CPU所需时间/h   开始时间   结束时间   周转时间/h
");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {    
        printf(" %s",jobs[temp[i]].name);
        printf("          %.2f",jobs[temp[i]].arrtime);
        printf("           %.2f",jobs[temp[i]].reqtime);
        printf("          %.2f",jobs[temp[i]].startime);
        printf("       %.2f",jobs[temp[i]].finitime);
        printf("       %.2f",jobs[temp[i]].zhouzhuan);        
        printf("
");
    }
}
/*短作业优先算法*/
void SJF(job jobs[10],int jobnum)
{
    int i,j;
    int k=0;
    int tempS[100];
    
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        tempS[i]=i;
    }
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<jobnum;j++)
        {
            if(jobs[tempS[i]].reqtime>jobs[j].reqtime)
            {
                k=tempS[i];
                tempS[i]=tempS[j];
                tempS[j]=k;
            }
        }
    }

    jobs[tempS[0]].startime=jobs[tempS[0]].arrtime;
    jobs[tempS[0]].finitime=jobs[tempS[0]].arrtime+jobs[tempS[0]].reqtime;
    jobs[tempS[0]].zhouzhuan=jobs[tempS[0]].finitime-jobs[tempS[0]].arrtime;
    for(i=1;i<jobnum;i++)
    {
        jobs[tempS[i]].startime=jobs[tempS[i-1]].finitime;
        jobs[tempS[i]].finitime=jobs[tempS[i]].startime+jobs[tempS[i]].reqtime;
        jobs[tempS[i]].zhouzhuan=jobs[tempS[i]].finitime-jobs[tempS[i]].arrtime;
    }

    printf("

");
    printf("调用最短作业优先算法:

");
    printf("作业名   到达系统时间   CPU所需时间/h   开始时间   结束时间   周转时间/h
");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {    
        printf(" %s",jobs[tempS[i]].name);
        printf("          %.2f",jobs[tempS[i]].arrtime);
        printf("           %.2f",jobs[tempS[i]].reqtime);
        printf("          %.2f",jobs[tempS[i]].startime);
        printf("       %.2f",jobs[tempS[i]].finitime);
        printf("       %.2f",jobs[tempS[i]].zhouzhuan);        
        printf("
");
    }
}
/*最高响应比优先算法*/
void HRRF(job jobs[10],int jobnum)
{
    
}

运行截图

输入1使用先到先服务算法

输入2使用短作业优先算法

输入0退出调度算法程序