操作系统——作业调度

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>
void SJF(int(*compare)(int a,int b));

typedef struct job{
    char name[10];
    char status; //状态
    int arrtime; //到达时间       
    int reqtime; //作业所需时间
    int startime; //开始时间
    int fintime; //结束时间

    float TAtime,TAWtime;  //周转时间，带权周转时间
    float prio;      //响应比
}JOB;

int n,N;
JOB job[100];
int systime=0;

//菜单
void menu()
{
    printf("

                 |*************** 作业调度 *************|
");
    printf("                 |======================================|
");
    printf("                 |            1.读取作业                |
");
    printf("                 |            2.伪随机数产生器          |
");
    printf("                 |            3.作业调度                |
");
      printf("                 |            0.退出                    |
");
    printf("                 |======================================|
");
}

//读取TXT文档
int ReadFile()
{
    int m=0;
    int i=1;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("作业.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !
");
        exit(0);
    }
    printf("
 作业名称    到达时间     运行所需要时间
");
    while(!feof(fp))
    {
        
        fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
        printf("   %s		%d		%d
",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
        i++;
    };
    n=i;

    if(fclose(fp))     //关闭文件
    {
        printf("Can not close the file !
");
        exit(0);
    }
    m=i-1;
    return m;
}

//计算完成时间，周转时间，带权周转时间
void math_TA_TAW()
{
    float sumTA=0,sumTAW=0;
    int a=1;
    while(a<n)
    {
        if(a==1)
        {
            job[a].startime=job[a].arrtime;
        }
        else
        {
            if(job[a-1].fintime>=job[a].arrtime)
                job[a].startime=job[a-1].fintime;
            else
                job[a].startime=job[a].arrtime;
        }
        job[a].fintime=job[a].startime+job[a].reqtime;
        job[a].TAtime=job[a].fintime-job[a].arrtime;
        job[a].TAWtime=job[a].TAtime/job[a].reqtime;
        sumTA+=job[a].TAtime;
        sumTAW+=job[a].TAWtime;
        a++;
    }
}

//输出
void Print()
{
    int i;
    n=n+N;
    printf("
 作业顺序   作业名称   到达时间   运行时间   完成时间   周转时间   带权周转时间
");
    for(i=1;i<n;i++)
        printf("   N %d		%s	   %d	     %d		%d	 %.2f	     %.2f
",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].fintime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);
    printf("
						现在系统时间: %d
",systime);
}

//伪随机数产生器
int Pseudo_random_number()
{
    int i,r,a;
    srand((unsigned)time(0));  //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
    //输入作业数
    printf(" 请输入随机数: ");
    scanf("%d",&a);
    r=rand()%a+5;
    printf("
 伪随机列表:

");
    for(i=1; i<=r; i++)
    {
        //作业到达时间
        job[i].arrtime=rand()%29+1;
        //作业运行时间
        job[i].reqtime=rand()%8+1;
    }
    math_TA_TAW();
    Print();
    return n;
}

//交换artime
void SwapTime(int *x,int *y)
{
    int temp;
    temp=*x;
    *x=*y;
    *y=temp;
}

//交换名字
void SwapName(char x[],char y[])
{
    char temp[8];
    strcpy(temp,x);
    strcpy(x,y);
    strcpy(y,temp);
}

//升序排序
int Descend(int a,int b)
{
    return a<b;
}


//先到先服务算法
void FCFS(int(*compare)(int a,int b))
{
    int i,j,k,s;
    for(i=0;i<n-1;i++)
    {
        k=i;
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if((*compare)(job[j].arrtime,job[k].arrtime))
                k=j;
        }
        if(k!=i)
        {
            SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime);
            SwapName(job[k].name,job[i].name);
            SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime);
        }
    }

    math_TA_TAW();
    printf("

 FCFS作业调度表:
");
    Print(job);
    printf("
	0.返回主菜单   1.FCFS算法   2.SJF算法
");
    printf("	选择: ");
    scanf("%d",&s);
    printf("
");
    if(s==0)
        main();
    else if(s==1)
        FCFS(Descend);
    else if(s==2)
        SJF(Descend);
}

//短作业优先算法
void SJF(int(*compare)(int a,int b))
{
    int i,j,k,s,a=1;
    for(i=0;i<n-1;i++)
    {
        k=i;
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if((*compare)(job[j].reqtime,job[k].reqtime))
                k=j;
        }
        if(k!=i)
        {
            SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime);
            SwapName(job[k].name,job[i].name);
            SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime);
        }
    }

    math_TA_TAW();
    printf("

 SJF算法作业调度表:
");
    Print(job);
    printf("
	0.返回主菜单   1.FCFS算法   2.SJF算法
");
    printf("	选择: ");
    scanf("%d",&s);
    printf("
");
    if(s==0)
        main();
    else if(s==1)
        FCFS(Descend);
    else if(s==2)
        SJF(Descend);
}

main()
{
    while(1)
    {
        int m,r;
        menu();
        printf(" 请选择模块(0~3): ");
        scanf("%d",&m);
        printf("
");
        switch(m)
        {
            case 1:ReadFile();break;
            case 2:Pseudo_random_number();break;
            case 3:printf("	1.FCFS算法   2.SJF算法

");
                   printf("	选择: ");
                   scanf("%d",&r);
                   switch(r)
                   {
                        case 1:FCFS(Descend);break;
                        case 2:SJF(Descend);break;
                   }
            case 0:exit(0);break;    
        }
    }
}

运行结果：

（1）从txt文件中读取数据

（2）伪随机数产生

（3）FCFS算法（作业调度）

（4）SJF算法（作业调度）