1203《操作系统教程》实验三 进程调度模拟程序

实验三　进程调度模拟程序

1. 目的和要求

实验目的

用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。

实验要求

设计一个有 N（N不小于5）个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：“时间片轮转法”调度算法对N个进程进行调度。 

 

2. 实验内容

完成两个算法(简单时间片轮转法、多级反馈队列调度算法)的设计、编码和调试工作，完成实验报告。

 

1) 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 

2) 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。

3) 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。

4) 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，应把它插入就绪队列等待下一次调度。

5) 每进行一次调度,程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。 　　

6) 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

 

3. 实验原理及核心算法 

“轮转法”有简单轮转法、多级反馈队列调度算法。

(1). 简单轮转法的基本思想是：

所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片长度相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。

 

(2). 多级反馈队列调度算法的基本思想是：

将就绪队列分为N级（N＝3～5），每个就绪队列优先数不同并且分配给不同的时间片：队列级别越高，优先数越低，时间片越长；级别越小，优先数越高，时间片越短。

系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二级队列，.....当处于运行态的进程用完一个时间片，若未完成则放弃CPU，进入下一级队列。

当进程第一次就绪时，进入第一级队列。 

 

4. 实验环境

自主选择实验环境。可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的可视化环境，利用各种控件较为方便。

 

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <conio.h>
#include <string.h>

struct Process { 
    //定义作业控制块PCB  
    char name[10];        //进程名
    int value;        //进程优先级    
    int r_time;        //进程到达时间   
    int m_time;        //进程所需的运行时间
    int usecputime;     //已用CPU时间
       char condition[20];       //状态
       int waitcount;//等待的时间片次数
}; 
struct Process PCB[24]={0};


int Intput(Process *PCB,int n);/*初始化*/
void output(Process *PCB,int n);
void suanfa(Process *PCB,int n,int onetime);//主算法
int isfinshed(Process *PCB,int n);//判断是否全部作业都调度完成
int Find(Process *PCB,int n,int runtime);//找最高优先级且没运行完的进程
int main(){
    int n=0;
    
    int onetime;
    n=Intput(PCB,n);
    
    printf("请输入一个时间片的时间：");
    scanf("%d",&onetime);
    
    suanfa(PCB,n,onetime);
    printf("
");
    return 0;
}

void suanfa(Process *PCB,int n,int onetime)//主算法
{
    int k=0;
    int i=0;
    int runtime=0;
    output(PCB, n);
    do{
        
        k=Find(PCB, n,runtime);
        PCB[k].value--;
        
        PCB[k].usecputime++;
        
        if(PCB[k].value<0)
        {
            
            PCB[k].value=0;
        }
        if(PCB[k].usecputime*onetime>=PCB[k].m_time)
        {strcpy(PCB[k].condition,"finished");}
        for(i=0;i<n;i++)
        {
            if(i==k)
            {
                PCB[i].waitcount=0;
            }
            if(i!=k&&PCB[i].r_time<=runtime&&PCB[i].condition[0]!='f')
            {
                PCB[i].waitcount++;
                if(PCB[i].waitcount==2)
                {
                    PCB[i].value++;
                    PCB[i].waitcount=0;
                }
            }
        }
        output(PCB, n);
        runtime++;
    }while(isfinshed(PCB, n)!=1);
    
}

int isfinshed(Process *PCB,int n)//判断是否全部作业都调度完成
{
    int count=0;
    int i=0;
    for(;i<n;i++)
    {
        if(PCB[i].condition[0]=='f')
            count++;
    }
    if(count==n)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}
int Find(Process *PCB,int n,int runtime)//找最高优先级且没运行完的进程
{
    int i=0;
    
    int MAX=0;
    int k=0;
    for(;i<n;i++)
    {
        if(PCB[i].r_time<=runtime&&PCB[i].condition[0]=='r'&&PCB[i].value>MAX)
        {
            MAX=PCB[i].value;
            k=i;
        }
        
    }
    return k;
    
}
int Intput(Process *PCB,int n)/*初始化*/
{
    int i;
    printf("请输入进程数:");
    scanf("%d",&n);
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("请输入第%d个进程名:
",i+1);
        scanf("%s",&PCB[i].name);
        
        printf("请输入第%d个进程的优先级:
",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].value);
        
        printf("请输入第%d个进程的到达时间:
",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].r_time);
        printf("请输入第%d个进程的需要运行时间:
",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].m_time);
        
        strcpy(PCB[i].condition,"ready");
        PCB[i].usecputime=0;
        PCB[i].waitcount=0;
    }
    
    return n;
}

void output(Process *PCB,int n)
{
    int i;
    printf("
  ——————————————————————————————");
    printf("
各个进程的情况");
    printf("
进程名"); 
          printf("  进程优先级");
          printf("  进程到达时间");
          printf("  进程所需的运行时间");
          printf("  已用CPU时间");
          printf("  状态");
          
          
          
          for(i=0;i<n;i++)
          {
              
              printf("
%s",PCB[i].name);
              printf("        %d",PCB[i].value);
              printf("              %d",PCB[i].r_time);
              printf("                %d",PCB[i].m_time);
              printf("                 %d",PCB[i].usecputime);
              printf("          %s",PCB[i].condition);
              
              
          }
          
}