作业调度模拟程序

实验二、作业调度模拟实验

13物联网  201306104134 郑伯瑜

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。

3 模拟数据的生成

3.1 允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。

3.2 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。

3.3 （**）从文件中读入以上数据。

3.4 （**）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）。

4 模拟程序的功能

4.1 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）。

4.2 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。

4.3 （**）允许用户在模拟过程中提交新作业。

4.4 （**）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。

5 模拟数据结果分析

5.1 对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。

5.2 （**）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。

三、 实验方法、步骤及结果测试

1.流程图

2.源代码 zuo.c

#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("				调度算法
"); 
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("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(); 
}

3.运行结果

FCFS算法

SJF算法

HRRF算法

四、 实验总结

     本次实验加深了我们在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的理解，但计算能力及综合性都较高，逻辑性较强，在实验编程时遇到了很多困难。大多问题都是不知怎样用代码实现算法运算，因此借鉴了网上的程序，此后还需加深对C语言的运用。