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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
作业是操作系统中一个常见的概念。关于什么是作业，有两个方面的解释。 一个是从用户角度看作业，另一个是从系统的角度来看作业。从用户的角度，可以从逻辑上抽象地(并非精确地)描述作业的定义，而从系统的角度，则可以定义出作业的组织形式。 |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
作业由三部分组成，即程序、数据和作业说明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程序。否则将不成为作业。 |
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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 。 |
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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)算法等。 |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
单个作业定义结构体，多个作业使用队列。 |
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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：显示详细 |
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：
1 #include <stdio.h> 2 3 struct job 4 { 5 int name; 6 char status; 7 8 9 int arrtime; //到达时间 10 int reqtime; //要求服务时间 11 int startime; //开始时间 12 int finitime; //完成时间 13 int waittime; 14 15 float TAtime; //作业周转时间 16 float TAWtime; //带权作业周转时间 17 float prio; //作业响应比 18 }jobarr[24], jobfin[24], job[24]; 19 20 int systime = 0; 21 int intarr, intfin, intjob; 22 23 void scan() 24 { 25 int n,j; 26 int i=1; 27 struct job p; 28 printf("作业个数:"); 29 scanf("%d",&n); 30 for(i=1;i<n+1;i++){ 31 printf(" 第%d个作业:",i); 32 printf(" 请输入作业名:"); 33 scanf("%d",&job[i].name); 34 printf("到达时间:"); 35 scanf("%d",&job[i].arrtime); 36 printf("要求服务时间:"); 37 scanf("%d",&job[i].reqtime); 38 jobarr[i]=job[i]; 39 } 40 printf("经过到达时间排序后，未达到队列是"); 41 printf(" 名字 到达时间 要求服务时间 "); 42 for(i=1;i<n+1;i++) 43 { 44 for(j=i+1;j<n+1;j++) 45 { 46 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 47 { 48 p=job[i]; 49 job[i]=job[j]; 50 job[j]=p; 51 } 52 } 53 } 54 for(i=1;i<n+1;i++) 55 { 56 printf(" N %d %d %d %d ",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 57 } 58 printf(" 现在系统时间 0: "); 59 60 } 61 62 63 64 void sort(int n) //按到达时间排序 65 { 66 int i,j; 67 68 struct job temp; 69 for(i=1;i<n;i++){ 70 for(j=i+1;j<=n;j++){ 71 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) //根据到达时间排序 72 { 73 temp=job[i]; 74 job[i]=job[j]; 75 job[j]=temp; 76 } 77 } 78 } 79 } 80 81 void FCFS()//FCFS算法调度 82 { 83 int i=1,j=1; 84 float sumTA=0,sumTAW=0; 85 printf("**********************先来先服务算法FCFS******************** "); 86 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 87 88 while(job[j].name!=NULL) 89 { 90 printf(" %d%12d%15d",job[j].name,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //打印 91 j++; 92 } 93 sort(j-1); 94 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 95 96 while(job[i].name!=NULL) 97 { 98 if(i==1) 99 { 100 job[i].startime=job[i].arrtime; //最先到达先运行 101 } 102 else 103 { 104 if(job[i-1].finitime>=job[i].arrtime) //如果前一个的时间大于等于这个的到达时间 105 job[i].startime=job[i-1].finitime; //后一个的开始时间等于这个时间的完成时间 106 else 107 job[i].startime=job[i].arrtime; //否则这个的到达时间就是它的开始时间 108 } 109 job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime; //求完成时间 110 job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime; //周转时间 111 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; //带权周转时间 112 sumTA+=job[i].TAtime; //周转时间和 113 sumTAW+=job[i].TAWtime; //带权周转时间和 114 printf(" %d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].finitime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 115 i++; 116 } 117 printf(" 平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1)); 118 printf(" 平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1)); 119 printf(" "); 120 } 121 122 void SJF()//SJF算法调度 123 { 124 int n; 125 int i=1,j=1; 126 float sumTA=0,sumTAW=0; 127 printf(" ******************最短作业优先算法SJF********************* "); 128 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 129 while(job[j].name!=NULL) 130 { 131 printf(" %d%12d%15d",job[j].name,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //打印 132 j++; 133 } 134 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 135 while(job[i].name!=NULL) 136 { 137 if(i==1) 138 { 139 job[i].startime=job[i].arrtime; 140 } 141 else 142 { 143 if(job[i-1].finitime>=job[i].arrtime) 144 job[i].startime=job[i-1].finitime; 145 else 146 job[i].startime=job[i].arrtime; 147 } 148 job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime; //求完成时间 149 job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime; //周转时间 150 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; //带权周转时间 151 sumTA+=job[i].TAtime; //周转时间和 152 sumTAW+=job[i].TAWtime; //带权周转时间和 153 printf(" %d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].finitime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 154 i++; 155 } 156 printf(" 平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1)); 157 printf(" 平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1)); 158 printf(" "); 159 } 160 161 void HRRF(int n) 162 { 163 int n; 164 int i=1,j=1; 165 float sumTA=0,sumTAW=0; 166 printf(" ******************最短作业优先算法SJF********************* "); 167 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 168 while(job[j].name!=NULL) 169 { 170 printf(" %d%12d%15d",job[j].name,job[j].arrtime,job[j].reqtime); //打印 171 j++; 172 } 173 174 175 } 176 177 178 179 void menu(){ 180 int b; 181 int n; 182 while (1){ 183 printf(" ******************************** "); 184 printf(" 1. FCFS算法调度 "); 185 printf(" 2. SJF算法调度 "); 186 printf(" 3. HRRF算法调度 "); 187 printf(" 4. 调用系统清屏 "); 188 printf(" 0. 退出算法调度 "); 189 printf(" ******************************** "); 190 191 printf(" 请选择菜单项："); 192 scanf("%d", &b); 193 switch(b) 194 { 195 case 1: 196 FCFS(); 197 break; 198 case 2: 199 SJF(); 200 break; 201 case 3: 202 //hrrf(); 203 break; 204 } 205 } 206 207 208 } 209 210 int main() 211 { 212 int a,b; 213 214 while(1) 215 { printf(" ******************************** "); 216 /*printf(" 1. 调用文本写入数据 "); 217 printf(" 2. 调用随机数产生的数据 ");*/ 218 printf(" 3. 调用自己填入模拟数据 "); 219 printf(" ******************************** "); 220 221 printf(" 请选择菜单项:"); 222 scanf("%d",&a); 223 switch (a) 224 { 225 case 1: 226 //ReadFile(); 227 break; 228 case 2: 229 //Pseudo_random_number(); 230 break; 231 case 3: 232 scan(); 233 break; 234 } 235 236 menu(); 237 printf(" "); 238 } 239 return 0; 240 }
总结： 由于之前的c语言学的不是很好，发现在这次编程中比较吃力，对算法的理解也是比较差，然后需要多多查找资料，理解其中算法的意思。但是也是有
些收获，对作业的调度也有一定的理解。