实验二 实验报告

实验二 作业调度模拟程序

13物联网  邓智峰  201306104114

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、 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、源代码

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))    //为进程创建一个空间
 
struct worktime{
    float Tb;             //作业运行时刻
    float Tc;             //作业完成时刻
    float Ti;             //周转时间
    float Wi;            //带权周转时间
};
 
struct jcb {              
    char name[10];        //作业名
    float subtime;        //作业到达时间
    float runtime;        //作业所需的运行时间
    char resource;        //所需资源
    float Rp;             //后备作业响应比
    char state;           //作业状态
    int worked_time;      //已运行时间   
    struct worktime wt;
    int need_time;       //要求运行时间
    int flag;             //进程结束标志
    struct jcb* link;     //链指针
}*ready=NULL,*p;
 
typedef struct jcb JCB;
float T=0;
int N;
JCB *front,*rear;        //时间轮转法变量
 
void sort()     
{
    JCB *first, *second;
    int insert=0;  //插入数
    if((ready==NULL)||((p->subtime)<(ready->subtime)))  
    {
        p->link=ready;
        ready=p;
        T=p->subtime;
        p->Rp=1;
    }
    else
    {
        first=ready;
        second=first->link;
        while(second!=NULL)
        {
            if((p->subtime)<(second->subtime))
            {
                p->link=second;
                first->link=p;
                second=NULL;
                insert=1;
            }
            else
            {
                first=first->link;
                second=second->link;
            }
        }
        if (insert==0) first->link=p;
    }
}
 
void SJFget()
{
    JCB *front,*mintime,*rear;
    int ipmove=0;
    mintime=ready;
    rear=mintime->link;
    while(rear!=NULL)
    {
        if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->runtime)>(rear->runtime))
        {
            front=mintime;
            mintime=rear;
            rear=rear->link;
            ipmove=1;
        }
        else
            rear=rear->link;
    }
    if (ipmove==1)
    {
        front->link=mintime->link;
        mintime->link=ready;
    }
    ready=mintime;
}
 
void HRNget()
{
    JCB *front,*mintime,*rear;
    int ipmove=0;
    mintime=ready;
    rear=mintime->link;
    while(rear!=NULL)
        if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->Rp)<(rear->Rp))
        {
            front=mintime;
            mintime=rear;
            rear=rear->link;
            ipmove=1;
        }
        else
            rear=rear->link;
    if (ipmove==1){
        front->link=mintime->link;
        mintime->link=ready;
    }
    ready=mintime;
}
 
void creatJCB() //为每个作业创建一个JCB并初始化形成一个循环链队列
{   
    JCB *p,*l;
    int i=0;
    l = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
    printf("
 请输入作业的个数:");
    scanf("%d",&N);
    printf("
 作业号No.%d:
",i);
    printf("
请输入作业的名字:");
    scanf("%s",l->name);
    printf("
请输入作业的时间:");
    scanf("%d",&l->need_time);
    l->state = 'r';          //作业初始状态为就绪
    l->worked_time = 0;
    l->link=NULL;
    l->flag=0;
    front=l;
    for(i =1;i<N;i++)
    {
        p = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
        printf("
 作业号No.%d:
",i);
        printf("
请输入作业的名字:");
        scanf("%s",p->name);
        printf("
请输入作业的时间:");
        scanf("%d",&p->need_time);
        p->state='r';
        p->worked_time=0;
        p->flag=0;
        l->link=p;
        l=l->link;
    }
    rear=l;rear->link=front;
}  
 
void output()//进程输出函数
{  
    int j;
    printf("name runtime needtime state
");
    for(j=1;j<=N;j++)
    {   printf(" %-4s	%-4d	%-4d	%-c
",front->name,front->worked_time,front->need_time,front->state);
        front=front->link;
    }
    printf("
");
}
 
int judge(JCB *p) //判断所有进程运行结束
{
    int flag=1,i;
    for(i=0;i<N;i++)
    {
        if(p->state!='e')
        {
            flag = 0;
            break;}
        p=p->link;
    }
    return flag;
}
 
void RRget()//时间片轮转算法
{ 
    JCB *s;
    int flag1=0;
    s=(JCB *)malloc(sizeof(JCB));
    s=front;
    printf("
--------------------------------------------
");
    output();
    printf("请输入任意一键继续
");
    getch();   //按任意键继续
    s=front;
    while(flag1 != 1)
    {
        if(s->state=='r')
        {
            s->worked_time++;
            s->need_time--;
            if(s->need_time==0)
                s->state='e';
            output();
            printf("请输入任意一键继续...
");
            getch();
        }
        if(s->state=='e'&&s->flag==0)
        {
            printf("进程%s已经运行完成！

",s->name);
            s->flag=1;
        }
        s=s->link;
        flag1=judge(s);
    }
    printf("--------------------------------------------
");
}
 
void input()
{
    int i,num;
    printf("
 请输入作业的个数:");
    scanf("%d",&num);
    for(i=0;i<num;i++)
    {
        printf("
 作业号No.%d:
",i);
        p=getpch(JCB);
        printf("
 输入作业名:");
        scanf("%s",p->name);
        printf("
 输入作业到达时刻:");
        scanf("%f",&p->subtime);
        printf("
 输入作业运行时间:");
        scanf("%f",&p->runtime);
        printf("
");
        p->state='w';
        p->link=NULL;
        sort();
    }
}
 
int space()
{
    int l=0; JCB* jr=ready;
    while(jr!=NULL)
    {
        l++;
        jr=jr->link;
    }
    return(l);
}
 
void disp(JCB* jr,int select)
{
    if (select==3) printf("
 作业   到达时间    服务时间   响应比   运行时刻   完成时刻   周转时间   带权周转时间 
");
    else printf("
 作业   到达时间    服务时间   运行时刻   完成时刻   周转时间   带权周转时间 
");
    printf(" |%s	",jr->name);
    printf(" |%.2f	  ",jr->subtime);
    printf("  |%.2f	",jr->runtime);
    if (select==3&&p==jr) printf("|%.2f    ",jr->Rp);
    if (p==jr){
        printf("|%.2f	 ",jr->wt.Tb);
        printf("  |%.2f   ",jr->wt.Tc);
        printf("  |%.2f	",jr->wt.Ti);
        printf("  |%.2f",jr->wt.Wi);
    }
    printf("
");
}
 
int destroy()
{
    printf("
 作业 [%s] 已完成.
",p->name);
    free(p);
    return(1);
}
 
void check(int select)
{
    JCB* jr;
    printf("
 **** 当前正在运行的作业是:%s",p->name);
    disp(p,select);
    jr=ready;
    printf("
 ****当前就绪队列状态为:
");
    while(jr!=NULL)
    {
        jr->Rp=(jr->runtime+T-jr->subtime)/jr->runtime;
        disp(jr,select);
        jr=jr->link;
    }
    destroy();
}
 
void running(JCB* jr)
{
    if (T>=jr->subtime) jr->wt.Tb=T;
    else jr->wt.Tb=jr->subtime;
    jr->wt.Tc=jr->wt.Tb+jr->runtime;
    jr->wt.Ti=jr->wt.Tc-jr->subtime;
    jr->wt.Wi=jr->wt.Ti/jr->runtime;
    T=jr->wt.Tc;
}
 
int main()
{
    int select=0,len,h=0;
    float sumTi=0,sumWi=0;
    printf("	---*****************---
");
    printf("请选择作业调度算法的方式:
");
    printf("	1.FCFS 2.SJF 3.HRN 4.RR

");
    printf("	---*****************---
");
    printf("请输入作业调度算法序号(1-4):");
    scanf("%d",&select);
    if (select==4)
    {   creatJCB();
        RRget();}
    else
    {
    input();
    len=space();
   
     
    while((len!=0)&&(ready!=NULL))
    {
        h++;
        printf("
 执行第%d个作业 
",h);
        p=ready;
        ready=p->link;
        p->link=NULL;
        p->state='R';
        running(p);
        sumTi+=p->wt.Ti;
        sumWi+=p->wt.Wi;
        check(select);
        if (select==2&&h<len-1) SJFget();
        if (select==3&&h<len-1) HRNget();
        printf("
 按任意一键继续......");
        getchar();
        getchar();
    }
    printf("

 作业已经完成.
");
    printf("	 此组作业的平均周转时间：%.2f
",sumTi/h);
    printf("	 此组作业的带权平均周转时间：%.2f
",sumWi/h);
    getchar();}
}

五、实验截图

六、 实验总结

       本次实验的难度大大提升，因为涉及到了大一所学的C语言，对于C语言是一门弱课的我来说真的是一个很大的难题。所以在实验过程中出现了不少问题，也只好通过网上查阅资料以及询问同学，把网上的程序搞懂，对于这次的算法基本还是弄懂了，希望自己以后多加努力学习并且把C语言的知识弥补回来。最后跟老师说声对不起，因为12号晚上开了个会，回到宿舍就忘记要发报告了，十分感到抱歉。