实验二、作业调度模拟程序
专业：商软一班 姓名：董婷婷 学号：201406114105
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？ |
作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。 |
|
2 |
一个作业具备什么信息？ |
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。 |
|
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 |
单个作业使用结构体，多个作业使用队列。 |
|
4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)算法。 |
|
5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
先来先服务算法。 |
|
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？ |
输入：读取文件 输出：计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。 |
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：
源程序：
#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#define getjch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //申请空间
struct jcb // 定义作业控制块PCB
{
char name[10]; //作业名
float needtime; //运行时间
float arrivetime; //提交时刻
struct jcb* link;
}*ready=NULL,*wait=NULL,*p; //就绪队列和后备队列
typedef struct jcb JCB;
float Tc,Ti,Wi,T=0; //完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量
float TiSum=0,WiSum=0; //平均周转时间,带权平均周转时间
int k,num; //算法调度和作业数
float r; //响应比
void input(); //输入作业信息
int space(); // 返回就绪队列中作业的数目
void sort(); //按提交时间排序
void disp(JCB *pr); // 显示相应的作业
void disp_hrn(JCB *pr); //显示高响应比作业
void running(); //运行作业组
void destroy(); //撤销作业
void check(); //调度作业并选择算法排序就绪队列
void input() // 建立作业控制块函数
{
int i;
printf(" 欢迎使用作业调度算法程序！
");
printf("
");
printf(" 1.先来先服务
");
printf(" 2.最短作业优先
");
printf(" 3.响应比高者优先
");
//printf(" 4.退出
");
printf("请选择调度算法:");
scanf("%d",&k);
printf("
输入作业数量:");
scanf("%d",&num);
for(i=0;i<num;i++)
{
printf("
作业号[%d]:
",i);
p=getjch(JCB);
printf("输入作业名:");
scanf("%s",p->name);
printf("输入提交时间:");
scanf("%f",&p->arrivetime );
printf("输入运行时间:");
scanf("%f",&p->needtime);
printf("
");
p->link=NULL;
sort();
}
}
int space() // 返回就绪队列中作业的数目
{
int l=0;
JCB* pr=ready;
while(pr!=NULL)
{
l++;
pr=pr->link;
}
return(l);
}
void disp(JCB *pr) //建立作业显示函数,用于显示当前作业
{
printf("
%10s %10s %10s
","作业名","运行时间","提交时刻");
printf("%10s %10.2f %10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime);
printf("
");
}
void disp_hrn(JCB *pr) //建立作业显示函数,用于显示当前具有高响应比的作业
{
printf("
%10s %10s %10s %10s
","作业名","运行时间","提交时刻","响应比");
printf("%10s %10.2f %10.2f %10.2f",pr->name,pr->needtime,
pr->arrivetime,(1+(T-pr->arrivetime)/pr->needtime));
printf("
");
}
void destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/
{
free(p);
}
void sort()/*按提交时间排序*/
{
JCB *first,*second;
int ins=0;
if((wait==NULL)||(p->arrivetime<wait->arrivetime))
{
p->link=wait;
wait=p;
}
else
{
first=wait;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if(p->arrivetime<second->arrivetime)
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}
void running() //运行作业组
{
printf("作业%s的开始运行时刻T:%4.2f
",p->name,T);
Tc=T+p->needtime;
T=Tc;
Ti=Tc-p->arrivetime;
Wi=Ti/(p->needtime);
printf("完成时刻Tc:%4.2f
",Tc);
printf("周转时间Ti:%4.2f
",Ti);
printf("带权周转时间Wi:%4.2f
",Wi);
TiSum+=Ti;
WiSum+=Wi;
destroy();
}
void check() //调度作业并选择算法排序就绪队列
{
JCB *first,*second,*fir,*p;
int ins=0;
if(wait!=NULL)
{
if((ready==NULL)&&(T<wait->arrivetime))
T=wait->arrivetime;
}
first=wait;
while(first&&(T>=first->arrivetime))
{
p=first;
first=first->link;
p->link=NULL;
if(ready==NULL)
ready=p;
else
{
fir=ready;
while(fir->link!=NULL)
fir=fir->link;
fir->link=p;
}
}
wait=first;//调整就绪队列与后备队列
switch(k)
{
case 1: break;//先来先服务调度算法
case 2://短作业优先调度算法
fir=ready;
ready=NULL;
while(fir!=NULL)
{
p=fir;
fir=fir->link;
p->link=NULL;
if((ready==NULL)||(p->needtime<ready->needtime))
{
p->link=ready;
ready=p;
}
else
{
first=ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if(p->needtime<second->needtime)
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}
break;
case 3: //高响应比优先调度算法
fir=ready;
ready=NULL;
while(fir!=NULL)
{
p=fir;
fir=fir->link;
p->link=NULL;
if((ready==NULL)||((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) >(1+((T-ready->arrivetime)/ready->needtime))))
{
p->link=ready;
ready=p;
}
else
{
first=ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) >(1+((T-second->arrivetime)/second->needtime)))
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}
break;
}
}
main() //主函数
{
int len;
char ch;
JCB *pr;
input();
T=wait->arrivetime;
check();
len=space();
while((len!=0)&&(ready!=NULL))
{
system("pause");
if(ready!=NULL)
{
printf("
就绪队列如下:");
pr=ready;
while(pr!=NULL)
{
if(k==3)
disp_hrn(pr);
else
disp(pr);
pr=pr->link;
}
}
else
printf("就绪队列为空!");
if(wait!=NULL)
{
printf("
后备队列如下:");
pr=wait;
while(pr!=NULL)
{
disp(pr);
pr=pr->link;
}
}
else
printf("后备队列为空!
");
p=ready;
ready=p->link;
p->link=NULL;
running();
check();
len=space();
}
printf("
该作业组的平均周转时间:%4.2f
",TiSum /num);
printf("该作业组的带权平均周转时间:%4.2f
",WiSum/num);
ch=getchar();
}
运行结果：
五、实验总结
这次试验使用了不同的算法去实现作业调度模拟程序，在学习这些算法的同时，不仅让我学到了很多算法思想，也很好开拓了我们的思维，学会从不同的角度去思考问题和解决问题。