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实验二作业调度模拟实验

实验二、作业调度模拟实验

13物联网 201306104129 钟广智

一、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。

二、实验内容和要求

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。

2.1 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）。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

三、实验方法、步骤及结果测试

1.流程图

2、源程序

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 #define MAX 100
  5 typedef struct 
  6 {
  7 char name[4];//进程名
  8 int  starttime;//到达系统时间
  9 int needtime;//运行时间
 10 int runtime;//周转时间
 11 int endtime;//完成时间
 12 int waittime;//等待时间
 13 double XYB;//响应比
 14 double DQZZ_Time;//带权周转时间
 15 }pr;
 16  
 17 pr a[MAX];
 18 
 19 void input(int n)
 20 {
 21     int i;
 22     for(i=0;i<n;i++)
 23     {
 24     printf("name:");
 25     scanf("%s",&a[i].name);
 26     printf("
");
 27 
 28     printf("starttime:");
 29     scanf("%d",&a[i].starttime);
 30     printf("
");
 31 
 32     printf("needtime:");
 33     scanf("%d",&a[i].needtime);
 34     printf("
");
 35     }
 36 }
 37 
 38 void FCFS(int n)//先来先服务
 39 {
 40     int i,j,time1,time2; 
 41     char temp[4];    
 42      for(i=0;i<n-1;i++) 
 43      {   
 44          for(j=0;j<n-i-1;j++)
 45              if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
 46              {
 47                 time1=a[j].starttime;
 48                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
 49                 a[j+1].starttime=time1;
 50                 time2=a[j].needtime;
 51                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
 52                 a[j+1].needtime=time2;
 53                 strcpy(temp,a[j].name);   
 54                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
 55                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
 56              }
 57      }
 58     for(i=0;i<n;i++) 
 59      {    
 60      //第一个进程       
 61          if(i==0)       
 62          {             
 63              a[i].runtime=a[i].needtime;     
 64              a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;   
 65          }        
 66          else    
 67          {            
 68              if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)    
 69              {               
 70                  a[i].runtime=a[i].needtime;   
 71                  a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;     
 72              }           
 73              else           
 74              {                
 75                  a[i].runtime=a[i].needtime+a[i-1].endtime-a[i].starttime;         
 76                  a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime;          
 77              }        
 78          }   
 79          a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime;  
 80      }
 81 }
 82 
 83 //最短作业优先，假设在前3个作业运行完之前所有作业均已到达
 84 void SJF(int n)
 85 {
 86 int i,j,time1,time2;
 87 int b=0,c=0,d=0; 
 88 char temp[4]; 
 89 
 90 //先按到达时间排序
 91     for(i=0;i<n-1;i++)  
 92     {   
 93            for(j=0;j<n-i-1;j++)
 94              if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
 95              {
 96                 time1=a[j].starttime;
 97                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
 98                 a[j+1].starttime=time1;
 99                 time2=a[j].needtime;
100                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
101                 a[j+1].needtime=time2;
102                 strcpy(temp,a[j].name);   
103                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
104                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
105              }
106     }
107 
108     a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime;
109 
110     for(i=1;i<n;i++)
111     {
112         if(a[i].starttime<a[0].endtime) 
113             b++;      //作业到达但第0个作业还在运行时
114             //用b统计需等待作业0运行的作业个数
115     }
116    
117       for(i=1;i<b+1;i++)
118       {//已经到达的但要等待第0个作业运行完的作业按最短运行时间排序
119           for(j=1;j<b+1-1;j++)
120           {
121           if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
122           { 
123                    time1=a[j].starttime;
124                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
125                 a[j+1].starttime=time1;
126                 time2=a[j].needtime;
127                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
128                 a[j+1].needtime=time2;
129                 strcpy(temp,a[j].name);   
130                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
131                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
132           } 
133           }
134     }
135     
136     if(a[1].starttime>a[0].endtime) a[1].endtime=a[1].starttime+a[1].needtime;
137     else a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime;
138 
139     for(i=2;i<n;i++)
140     {
141         if(a[i].starttime<a[1].endtime) 
142           c++;      //作业到达但第1个作业还在运行时
143             //用c统计需等待作业1运行的作业个数
144     }
145 
146  for(i=2;i<c+2;i++)
147     {//已经到达的但要等待第1个作业运行完的作业按最短运行时间排序
148          for(j=2;j<c+2-1;j++)
149           {
150           if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
151           { 
152                    time1=a[j].starttime;
153                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
154                 a[j+1].starttime=time1;
155                 time2=a[j].needtime;
156                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
157                 a[j+1].needtime=time2;
158                 strcpy(temp,a[j].name);   
159                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
160                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
161           } 
162           }           
163     }
164 
165     if(a[2].starttime>a[1].endtime) a[2].endtime=a[2].starttime+a[2].needtime;
166     else a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime;
167 
168         for(i=3;i<n;i++)
169     {
170         if(a[i].starttime<a[2].endtime) 
171          d++;      //作业到达但第2个作业还在运行时
172             //用d统计需等待作业2运行的作业个数
173     }
174 
175  for(i=3;i<d+3;i++)
176     {//已经到达的但要等待第2个作业运行完的作业按最短运行时间排序
177          for(j=3;j<d+3-1;j++)
178           {
179           if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 
180           { 
181                    time1=a[j].starttime;
182                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
183                 a[j+1].starttime=time1;
184                 time2=a[j].needtime;
185                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
186                 a[j+1].needtime=time2;
187                 strcpy(temp,a[j].name);   
188                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
189                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
190           } 
191           }             
192     }
193 
194     for(i=0;i<n;i++)
195     {
196       if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)
197       {                                      
198         a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 
199         a[i].runtime=a[i].needtime;
200       }
201       else
202       {
203          a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime;
204          a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 
205       }
206       a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 
207     }
208 }
209 
210 
211 //最高响应比优先,只写了按到达时间的顺序前4个作业有效    
212 void HRRF(int n)
213 {
214    int i,j,time1,time2;
215    char temp[4]; 
216 
217 //先按到达时间排序
218     for(i=0;i<n-1;i++)  
219     {   
220            for(j=0;j<n-i-1;j++)
221              if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
222              {
223                 time1=a[j].starttime;
224                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
225                 a[j+1].starttime=time1;
226                 time2=a[j].needtime;
227                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
228                 a[j+1].needtime=time2;
229                 strcpy(temp,a[j].name);   
230                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
231                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
232              }
233     }
234 
235     a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime;
236 
237     for(i=1;i<n;i++)
238     {
239      a[i].waittime=a[0].endtime-a[i].starttime;
240      a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
241     }
242     //运行完作业0后，剩下的作业按响应比高到低排序
243     for(i=1;i<n-1;i++)
244     {
245         for(j=1;j<n-i-1;j++)
246         {
247         if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
248         {
249                 time1=a[j].starttime;
250                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
251                 a[j+1].starttime=time1;
252                 time2=a[j].needtime;
253                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
254                 a[j+1].needtime=time2;
255                 strcpy(temp,a[j].name);   
256                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
257                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
258         }
259         }
260     }
261 
262     a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime;
263     for(i=2;i<n;i++)
264     {
265      a[i].waittime=a[1].endtime-a[i].starttime;
266      a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
267     }
268     //运行完作业1后，剩下的作业按响应比高到低排序
269     for(i=2;i<n-1;i++)
270     {
271         for(j=2;j<n-i-1;j++)
272         {
273         if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
274         {
275                 time1=a[j].starttime;
276                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
277                 a[j+1].starttime=time1;
278                 time2=a[j].needtime;
279                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
280                 a[j+1].needtime=time2;
281                 strcpy(temp,a[j].name);   
282                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
283                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
284         }
285         }
286     }
287 
288     a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime;
289     for(i=3;i<n;i++)
290     {
291      a[i].waittime=a[2].endtime-a[i].starttime;
292      a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
293     }
294     //运行完作业2后，剩下的作业按响应比高到低排序
295     for(i=3;i<n-1;i++)
296     {
297         for(j=3;j<n-i-1;j++)
298         {
299         if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
300         {
301                 time1=a[j].starttime;
302                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
303                 a[j+1].starttime=time1;
304                 time2=a[j].needtime;
305                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
306                 a[j+1].needtime=time2;
307                 strcpy(temp,a[j].name);   
308                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
309                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
310         }
311         }
312     }
313 
314     a[3].endtime=a[2].endtime+a[3].needtime;
315     for(i=4;i<n;i++)
316     {
317      a[i].waittime=a[3].endtime-a[i].starttime;
318      a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime);
319     }
320     //运行完作业3后，剩下的作业按响应比高到低排序
321     for(i=4;i<n-1;i++)
322     {
323         for(j=4;j<n-i-1;j++)
324         {
325         if(a[j].XYB<a[j+1].XYB)
326         {
327                 time1=a[j].starttime;
328                 a[j].starttime=a[j+1].starttime;
329                 a[j+1].starttime=time1;
330                 time2=a[j].needtime;
331                 a[j].needtime=a[j+1].needtime;
332                 a[j+1].needtime=time2;
333                 strcpy(temp,a[j].name);   
334                 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 
335                 strcpy(a[j+1].name,temp); 
336         }
337         }
338     }
339 
340     for(i=0;i<n;i++)
341     {
342       if(a[i].starttime>a[i-1].endtime)
343       {                                      
344         a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 
345         a[i].runtime=a[i].needtime;
346       }
347       else
348       {
349          a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime;
350          a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 
351       }
352       a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 
353     }
354 }
355 
356 void output(int n)
357 {    
358     
359    int sum_Time=0;//作业总周转时间
360    double sum_DQ=0;//作业总带权周转时间
361    int i;   
362    printf("	name  starttime  needtime  runtime  endtime 	DQZZ_Time
");
363     for(i=0;i<n;i++)
364     {
365     printf("%8s%10d%10d%10d%10d	%10lf
",a[i].name,a[i].starttime,a[i].needtime,a[i].runtime,a[i].endtime,a[i].DQZZ_Time);
366     sum_Time+=a[i].runtime;  
367     sum_DQ+=a[i].DQZZ_Time;
368     } 
369      printf("平均作业周转时间:%.2lf
",sum_Time*1.0/n);  
370      printf("平均带权作业周转时间:%.2lf
",sum_DQ*1.0/n);  
371      printf("
");
372 }
373 
374 int main()
375 {
376     int n,i;
377     printf("请输入进程数:");
378     scanf("%d",&n);
379     input(n);
380     output(n);
381     while(1)
382     {
383     printf("1.先来先服务FCFS
2.最短作业优先SJF
3.最高响应比优先
4.退出
");
384     scanf("%d",&i);
385     if(i==1)
386     {
387     printf("				1.先来先服务FCFS
");
388     FCFS(n);
389     output(n);
390     }
391     if(i==2)
392     {
393     printf("				2.最短作业优先SJF
");
394     SJF(n);
395     output(n);
396     }
397     if(i==3)
398     {
399     printf("				3.最高响应比优先
");
400     HRRF(n);
401     output(n);
402     }
403     if(i==4)
404     {
405     exit(0);
406     }
407     }
408 }

3、运行结果

四、实验总结

本次实验主要考查作业调度中的先来先服务，最短作业优先及最高响应比优先的相关算法。在实验钟我大概知道怎样算算法，但却不知到怎样用代码实现。经过询问同学，大概知道了要怎样写，但代码扔有一些漏洞，也并没有完全实现功能。

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原文地址：https://www.cnblogs.com/ZhiGe/p/5051225.html

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