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  • 5.12 进程调度模拟程序

                                                                                               实验三 进程调度模拟程序

     班级:14商业软件1工程2班  姓名:朱杰  学号:201406114232 

    1.    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。

    4.    实验原理及核心算法参考程序段

         动态优先数(优先数只减不加):

            

    源程序:

      1 /*
      2   Name:   procNQue.c          进程调度模拟实验源码    存储结构链表
      3 
      4   Description: 
      5                实现一个有 N级队列的多级反馈队列调度算法。
      6 1.该程序实现了多少级?       3级
      7 2.每个级别的优先数是多少?   1,2,3
      8 */
      9 #include <stdio.h>
     10 #include <stdlib.h> 
     11 #include <conio.h> 
     12 #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) 
     13 #define N 3
     14 struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */ 
     15        char name[10]; 
     16        char status; 
     17        int prio; 
     18        int ntime; 
     19        int rtime; 
     20        struct pcb* link; 
     21 }*ready=NULL,*p; 
     22 
     23 typedef struct pcb PCB; 
     24   
     25 int flag = 0;
     26 
     27 
     28 void sort() /* 进程进行优先级排列函数*/ 
     29 { 
     30   PCB *first, *second; 
     31   int insert=0; 
     32   if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*优先级最大者,插入队首*/ 
     33   { 
     34     p->link=ready; 
     35     ready=p; 
     36   } 
     37   else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/ 
     38   { 
     39     first=ready; 
     40     second=first->link; 
     41     while(second!=NULL) 
     42     { 
     43       if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/ 
     44       { /*插入到当前进程前面*/ 
     45         p->link=second; 
     46         first->link=p; 
     47         second=NULL; 
     48         insert=1; 
     49       } 
     50       else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/ 
     51       { 
     52         first=first->link; 
     53         second=second->link; 
     54       } 
     55     } 
     56     if(insert==0) first->link=p; 
     57   } 
     58 } 
     59  
     60 void input() /* 建立进程控制块函数*/ 
     61 { 
     62   int i,num; 
     63   /*clrscr();  */   /*清屏*/
     64   printf("
     请输入进程数?"); 
     65   scanf("%d",&num); 
     66   for(i=0;i<num;i++) 
     67   { 
     68     printf("
     进程号No.%d:
    ",i); 
     69     p=getpch(PCB);  /*宏(type*)malloc(sizeof(type)) */
     70     printf("
     输入进程名:"); 
     71     scanf("%s",p->name); 
     72 
     73     printf("
     输入进程优先数:"); 
     74     scanf("%d",&p->prio);
     75 
     76  //   p->prio=N;
     77     printf("
     输入进程运行时间:"); 
     78     scanf("%d",&p->ntime); 
     79     printf("
    "); 
     80     p->rtime=0;p->status='r'; 
     81     p->link=NULL;
     82     sort(); /* 调用sort函数*/ 
     83   } 
     84 
     85 } 
     86 
     87 
     88 int space() //该函数的作用?
     89 { 
     90   int l=0; PCB* pr=ready; 
     91   while(pr!=NULL) 
     92   { 
     93   l++; 
     94   pr=pr->link; 
     95   } 
     96   return(l); 
     97 } 
     98 
     99 
    100 void disp(PCB * pr) /*单个进程显示函数*/ 
    101 { 
    102   
    103   printf("|%s	",pr->name); 
    104   printf("|%c	",pr->status); 
    105   printf("|%d	",pr->prio); 
    106   printf("|%d	",pr->ntime); 
    107   printf("|%d	",pr->rtime); 
    108   printf("
    "); 
    109 } 
    110 
    111 void printbyprio(int prio)
    112 {
    113   PCB* pr; 
    114   pr=ready; 
    115   printf("
     ****当前第%d级队列(优先数为%d)的就绪进程有:
    ",(N+1)-prio,prio); /*显示就绪队列状态*/ 
    116   printf("
     qname 	status	 prio 	ndtime	 runtime 
    "); 
    117   while(pr!=NULL) 
    118   { 
    119     if (pr->prio==prio) disp(pr); 
    120     pr=pr->link; 
    121   } 
    122 }
    123 void printRR()
    124 {
    125   PCB* pr; 
    126   pr=ready; 
    127   printf("
     ****就绪进程有:
    "); /*显示就绪队列状态*/ 
    128   printf("
     qname 	status	 prio 	ndtime	 runtime 
    "); 
    129   while(pr!=NULL) 
    130   { 
    131     disp(pr);
    132     pr=pr->link; 
    133   } 
    134 }
    135 
    136 
    137 void check() /* 显示所有进程状态函数 */ 
    138 { 
    139   PCB* pr; 
    140   int i;
    141   printf("
     /\/\/\/\当前正在运行的进程是:%s",p->name); /*显示当前运行进程*/ 
    142    printf("
     qname 	status	 prio 	ndtime	 runtime 
    "); 
    143   disp(p); 
    144   
    145   printf("
     当前就绪队列状态为:
    "); /*显示就绪队列状态*/ 
    146   for(i=N;i>=1;i--)
    147   {
    148     if(flag != 1)
    149     {
    150       printRR();
    151       return ;
    152     }
    153     else
    154       printbyprio(i);
    155   }
    156   
    157   /*
    158   while(pr!=NULL) 
    159   { 
    160     disp(pr); 
    161     pr=pr->link; 
    162   } 
    163   */
    164 } 
    165 
    166 
    167 void destroy() /*进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/ 
    168 { 
    169   printf("
     进程 [%s] 已完成.
    ",p->name); 
    170   free(p); 
    171 } 
    172 
    173 
    174 void running() /* 运行函数。判断是否完成,完成则撤销,否则置就绪状态并插入就绪队列*/ 
    175 { 
    176   int slice,i;
    177   slice=1;//3.思考:slice的作用?以及赋值变化的原因?
    178   for(i=1;i<((N+1)-p->prio);i++)
    179     slice=slice*2;
    180     
    181   for(i=1;i<=slice;i++)
    182   {
    183      (p->rtime)++; 
    184      if (p->rtime==p->ntime)
    185        break;
    186        
    187   }
    188   if(p->rtime==p->ntime) 
    189       destroy(); /* 调用destroy函数*/ 
    190   else 
    191   { 
    192     if(p->prio>1) (p->prio)--; 
    193     p->status='r'; 
    194     sort(); /*调用sort函数*/ 
    195   } 
    196 } 
    197 void cteatpdisp()
    198 /*显示(运行过程中)增加新进程后,所有就绪队列中的进程*/
    199 { 
    200  
    201   int i;
    202    
    203   printf("
     当增加新进程后,所有就绪队列中的进程(此时无运行进程):
    "); /*显示就绪队列状态*/ 
    204   for(i=N;i>=1;i--)
    205     printbyprio(i);
    206 }
    207 void creatp()
    208 {
    209      char temp;
    210      printf("
    Creat one  more process?type Y (yes)");
    211      scanf("%c",&temp);
    212      if (temp=='y'||temp=='Y')
    213      {
    214         input();
    215         cteatpdisp();
    216      }
    217      
    218 }        
    219      
    220 void RR_RunProcess(){
    221   int slice = 3,i;
    222   for(i=1;i<=slice;i++)
    223   {
    224      (p->rtime)++; 
    225      if (p->rtime==p->ntime)
    226        break;
    227        
    228   }
    229   if(p->rtime==p->ntime) 
    230       destroy(); /* 调用destroy函数*/ 
    231   else 
    232   { 
    233     if(p->prio>1) (p->prio)--; 
    234     p->status='r'; 
    235     sort(); /*调用sort函数*/ 
    236   } 
    237 }
    238 
    239 void main() /*主函数*/ 
    240 { 
    241   int len,h=0; 
    242   char ch;
    243   printf("			********请选择输入方式********
    			      1.优先级调度算法
    			    2.普通时间片轮转调度
    ");
    244   printf("			******************************");
    245   printf("
    			");
    246   scanf("%d",&flag);
    247 
    248   if(flag == 1)
    249     printf("优先级调度算法");
    250   else
    251     printf("普通时间片轮转调度");
    252   input(); 
    253     
    254   len=space(); 
    255   while((len!=0)&&(ready!=NULL)) 
    256   { 
    257     ch=getchar(); 
    258     /*getchar();*/
    259     h++; 
    260     printf("
     The execute number:%d 
    ",h); 
    261     p=ready; 
    262     ready=p->link; 
    263     p->link=NULL; 
    264     p->status='R'; 
    265     check(); 
    266     if(flag == 1)
    267         running(); 
    268     else
    269         RR_RunProcess();
    270     creatp();
    271     printf("
     按任一键继续......"); 
    272     printf("
    -----------------------------------------------
    ");
    273     ch=getchar(); 
    274   } 
    275   printf("
    
     进程已经完成.
    "); 
    276   ch=getchar(); 
    277   ch=getchar();
    278 }

    运行结果及分析

    实验总结:

    学会了对时间片轮转调度算法以及多级反馈队列调度算法

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