作业调度算法

一、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。

二、实验内容和要求

    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。

三、实验方法、步骤及结果测试

 

源程序名：作业调度.cpp

1.1.原理分析及流程图

存储结构：结构体数组。

主要算法：排序算法跟最大值算法

关键函数：循环嵌套

1.2. 主要程序段及其解释：

看提交的代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<conio.h>
#define N 30
typedef struct JOB{
    char jobname[10];//作业的名称
    int submittime;//作业提交时刻
    int runtime;//作业运行时间
    int starttime;//作业开始时刻
    int finishtime;//作业完成时刻
    int turnovertime;//作业周转时间
    float turnnumber;//作业周转系数
    char jobrun[10];//作业处于运行状态
    float rp;//作业响应比
}job;
job jArray[N];
job temp[N];
int Menu()
{
    int choic;
    printf("
*****************作业调度算法***********************
");
    printf("1.先来先服务（FCFS）调度算法
");
    printf("2.短作业优先 (SJF) 调度算法
");
    printf("3.响应比高者优先(HRRN)调度算法
");
    printf("4.退出系统
");
    printf("****************************************
");
    printf("请选择菜单号(1——4):");
    while((!scanf("%d",&choic))||choic<1||choic>4)
    {
        getchar();
        printf("
输入错误!!!!!!请重新输入
");
        printf("
*****************作业调度算法***********************
");
        printf("1.先来先服务（FCFS）调度算法
");
        printf("2.短作业优先 (SJF) 调度算法
");
        printf("3.响应比高者优先(HRRN)调度算法
");
        printf("4.退出系统
");
        printf("****************************************
");
        printf("请选择菜单号(1——4):");
    }
    return choic;
}
void input(int n)
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("请输入第%d个作业的名称:",i+1);
        scanf("%s",jArray[i].jobname);
        printf("请输入第%d个作业的提交时刻:",i+1);
        scanf("%d",&jArray[i].submittime);
        printf("请输入第%d个作业的运行时间:",i+1);
        scanf("%d",&jArray[i].runtime);
        printf("
");
    }
}
void sort(int n)
{
    int i,j;
    printf("用户输入的原始数据
");
    printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%s		%d		%d
",jArray[i].jobname,jArray[i].submittime,jArray[i].runtime);
    }
    printf("按提交时间排序后,还未进入后备队列的任务!
");
    for(i=0;i<n-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime<jArray[i].submittime)
            {
                temp[j]=jArray[j];
                jArray[j]=jArray[i];
                jArray[i]=temp[j];
            }
        }
    }
    printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%s		%d		%d
",jArray[i].jobname,jArray[i].submittime,jArray[i].runtime);
    }
}
void FCFS(int n)
{
    int time=-1,i=0,j,l,k;
    sort(n);
    while(i<n)
    {
        l=0;
        while(jArray[i].submittime>time)
        {
            l++;
            time++;
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        if(l==0)
        {
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        printf("
还未进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime>time)
            {
                printf("%s		%d		%d
",jArray[j].jobname,jArray[j].submittime,jArray[j].runtime);
            }
        }
        printf("
进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime<=time)
            {
                printf("%s		%d		%d
",jArray[j].jobname,jArray[j].submittime,jArray[j].runtime);
            }
        }
        printf("
处于运行的作业为:%s
",jArray[i].jobname);
        jArray[i].starttime=time;
        jArray[i].finishtime=jArray[i].starttime+jArray[i].runtime;
        jArray[i].turnovertime=jArray[i].finishtime-jArray[i].submittime;
        jArray[i].turnnumber=(float)jArray[i].turnovertime/jArray[i].runtime;
        time=jArray[i].finishtime;
        printf("已完成的作业!
");
        printf("
作业名称   提交时刻   运行时间   开始时刻   完成时间   周转时间   周转系数
");
        for(k=0;k<=i;k++)
        {
            printf("  %s         %d           %d         %d         %d         %d         %.2f

",jArray[k].jobname,jArray[k].submittime,jArray[k].runtime,jArray[k].starttime,jArray[k].finishtime,jArray[k].turnovertime,jArray[k].turnnumber);
        }
        i++;
    }
}
void SJFsort(int a,int b)
{
    int i,j;
    for(i=a;i<b;i++)
    {
        for(j=i+1;j<=b;j++)
        {
            if(jArray[i].runtime>jArray[j].runtime)
            {
                temp[j]=jArray[j];
                jArray[j]=jArray[i];
                jArray[i]=temp[j];
            }
        }
    }
    for(i=a;i<=b;i++)
    {
        printf("%s		%d		%d
",jArray[i].jobname,jArray[i].submittime,jArray[i].runtime);
    }
}
void SJF(int n)
{
    int time=-1,i=0,j,l,k,z,a,b;
    sort(n);
    while(i<n)
    {
        l=0;
        z=0;
        while(jArray[i].submittime>time)
        {
            l++;
            time++;
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        if(l==0)
        {
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        printf("
还未进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime>time)
            {
                printf("%s		%d		%d
",jArray[j].jobname,jArray[j].submittime,jArray[j].runtime);
            }
        }
        printf("
进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime<=time)
            {
                z++;
            }
        }
        a=i;
        b=i+z-1;
        SJFsort(a,b);
        printf("
处于运行的作业为:%s
",jArray[i].jobname);
        jArray[i].starttime=time;
        jArray[i].finishtime=jArray[i].starttime+jArray[i].runtime;
        jArray[i].turnovertime=jArray[i].finishtime-jArray[i].submittime;
        jArray[i].turnnumber=(float)jArray[i].turnovertime/jArray[i].runtime;
        time=jArray[i].finishtime;
        printf("已完成的作业!
");
        printf("
作业名称   提交时刻   运行时间   开始时刻   完成时间   周转时间   周转系数
");
        for(k=0;k<=i;k++)
        {
            printf("  %s         %d           %d         %d         %d         %d         %.2f

",jArray[k].jobname,jArray[k].submittime,jArray[k].runtime,jArray[k].starttime,jArray[k].finishtime,jArray[k].turnovertime,jArray[k].turnnumber);
        }
        i++;
    }
}
void RP(int a,int b)
{
    int i,j;
    for(i=a;i<b;i++)
    {
        for(j=i+1;j<=b;j++)
        {
            if(jArray[i].rp<jArray[j].rp)
            {
                temp[j]=jArray[j];
                jArray[j]=jArray[i];
                jArray[i]=temp[j];
            }
        }
    }
    for(i=a;i<=b;i++)
    {
        printf("%s		%d		%d
",jArray[i].jobname,jArray[i].submittime,jArray[i].runtime);
    }
}
void HRRN(int n)
{
    int time=-1,i=0,j,l,k,z,a,b;
    sort(n);
    while(i<n)
    {
        l=0;
        z=0;
        while(jArray[i].submittime>time)
        {
            l++;
            time++;
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        if(l==0)
        {
            printf("
当前系统时间为:%d
",time);
            printf("
请按任意键继续......");
            fflush(stdin);
            getch();
        }
        printf("
还未进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i+1;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime>time)
            {
                printf("%s		%d		%d
",jArray[j].jobname,jArray[j].submittime,jArray[j].runtime);
            }
        }
        printf("
进入后备队列的作业!
");
        printf("作业名称	提交时刻	运行时间
");
        for(j=i;j<n;j++)
        {
            if(jArray[j].submittime<=time)
            {
                z++;
            }
        }
        a=i;
        b=i+z-1;
        for(j=a;j<=b;j++)
        {
            jArray[j].finishtime=time+jArray[j].runtime;
            jArray[j].turnovertime=jArray[j].finishtime-jArray[j].submittime;
            jArray[j].turnnumber=(float)jArray[j].turnovertime/jArray[j].runtime;
            jArray[j].rp=1+(float)(time-jArray[j].submittime)/jArray[j].runtime;
        }
        RP(a,b);
        printf("
处于运行的作业为:%s
",jArray[i].jobname);
        jArray[i].starttime=time;
        jArray[i].finishtime=jArray[i].starttime+jArray[i].runtime;
        jArray[i].turnovertime=jArray[i].finishtime-jArray[i].submittime;
        jArray[i].turnnumber=(float)jArray[i].turnovertime/jArray[i].runtime;
        time=jArray[i].finishtime;
        printf("已完成的作业!
");
        printf("
作业名称   提交时刻   运行时间   开始时刻   完成时间   周转时间   周转系数
");
        for(k=0;k<=i;k++)
        {
            printf("  %s         %d           %d         %d         %d         %d         %.2f

",jArray[k].jobname,jArray[k].submittime,jArray[k].runtime,jArray[k].starttime,jArray[k].finishtime,jArray[k].turnovertime,jArray[k].turnnumber);
        }
        i++;
    }
}
void quit()
{
    printf("谢谢使用该系统!
");
    exit(0);
}
 void main()
{
    int choic,n;


    printf("请用户输入相应的数据:
");
    printf("请输入作业个数(2～24):");
    while(!scanf("%d",&n)||n<2||n>24)
    {
        getchar();
        printf("输入错误!!!!!!请重新输入
");
        printf("请输入作业个数(2～24):");
    }
    input(n);
    while(1)
    {
        choic=Menu();
        switch(choic)
        {
            case 1:
                FCFS(n);
                break;
            case 2:
                SJF(n);
                break;
            case 3:
                HRRN(n);
                break;
            case 4:
                quit();
                break;
        }
    }
}

实验总结：作业调度算法这次作业对我来说难度挺大的，我一个人的脑子是不够的，然后我在编代码的时候卡壳得实在想不出思路来后请教了高手。最终完成了这次作业。这让我感受到了小小的胜利的喜悦，也觉得以后遇到困难，实在解决不出来再请教一下别人也未尝不是个明智之举。