【操作系统】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

1.1.           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。

1.2.           实验要求

1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。

(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).  进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

(3).  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。

(4).  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。

(5).  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，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。

(6).  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。 　　

(7).  重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

思考：作业调度与进程调度的不同？

1.2.2实验题A：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。

“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。

(1). 静态优先数是在创建进程时确定的，并在整个进程运行期间不再改变。

(2). 动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。

(3). （**）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定，（也可以由随机数产生）。

(4). （**）在进行模拟调度过程可以创建（增加）进程，其到达时间为进程输入的时间。

0．

1.2.3实验题B：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“基于时间片轮转法”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。 “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。（此调度算法是否有优先级？）

 (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。

(3). （**）考虑进程的阻塞状态B（Blocked）增加阻塞队列。进程的是否阻塞和阻塞的时间由产生的“随机数”确定（阻塞的频率和时间长度要较为合理）。注意进程只有处于运行状态才可能转换成阻塞状态，进程只有处于就绪状态才可以转换成运行状态。

2.    实验内容

根据指定的实验课题：A（1），A（2），B（1）和B（2）

完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

注：带**号的条目表示选做内容。

3.    实验环境

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

4.    实验原理及核心算法参考程序段

     动态优先数（优先数只减不加）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
#define N 3
typedef struct jcb{
    char name[10];//进程名
    int reqtime;//要求服务时间
    int prio;//优先级
    int runtime;//运行时间 
    char status;
}PCB;
int intarr=0,intfin=0;//到达进程个数，完成进程个数
PCB pcbarr[24],pcbfin[24];

void Mune()
{
    printf("

");
    printf("		|------------------------------------------------|
");
    printf("		|                 进程调度模拟程序               |
");
    printf("		|------------------------------------------------|
");
    printf("		|       0:退出                                   |
");
    printf("		|       1:运行（最高优先级优先算法）             |
");
    printf("		|       2:插入                                   |
");
    printf("		|       3:删除                                   |
");
    printf("		|------------------------------------------------|
");
    printf("请选择<0~3>：");
}
void Input()//手动输入
{
    int i;
    int n=0;
    printf("请输入进程个数:");
    scanf("%d",&n);
    for(i=0;i<n;i++,intarr++)
    {
        printf("
第%d个进程：
请输入进程名:",i+1);
        scanf("%s",pcbarr[intarr].name);
        printf("请输入要求服务时间:");
        scanf("%d",&pcbarr[intarr].reqtime);
        pcbarr[intarr].prio=N;//优先级为3
        if(i==0)
            pcbarr[intarr].status='r';
        else
            pcbarr[intarr].status='w';
    }
}

void Output()//输出排序后队列
{
    int i=0;
    printf("

运行队列的是
");
    printf("	name	reqtime	runtime	prio	status
");
    if(intarr!=0){
    printf("N%d	%s	%d	%d	%d	%c
",i,pcbarr[i].name,pcbarr[i].reqtime,pcbarr[i].runtime,pcbarr[i].prio,pcbarr[i].status);
    }
    printf("
就绪队列的是
");
    printf("	name	reqtime	runtime	prio	status
");
    for(i=1;i<intarr;i++){
        printf("N%d	%s	%d	%d	%d	%c
",i,pcbarr[i].name,pcbarr[i].reqtime,pcbarr[i].runtime,pcbarr[i].prio,pcbarr[i].status);
    }
    printf("
已完成队列的是
");
    printf("	name	reqtime	runtime	prio	status
");
    for(i=0;i<intfin;i++){
        printf("N%d	%s	%d	%d	%d	%c
",i,pcbfin[i].name,pcbfin[i].reqtime,pcbfin[i].runtime,pcbfin[i].prio,pcbfin[i].status);
    }
    printf("
*********************************************
");
}

//按优先级排序
void Sort()
{
    int i,j;
    PCB temp;
    for(i=0;i<intarr-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<intarr;j++)
        {
            if(pcbarr[i].prio<pcbarr[j].prio)
            {
                temp=pcbarr[i];
                pcbarr[i]=pcbarr[j];
                pcbarr[j]=temp;
            }
        }
    }
    pcbarr[0].status='r'; 
    for(i=1;i<intarr;i++)
    {
        pcbarr[i].status='w';
    }
}
void running()
{ 
  int slice,i,k;
  slice=1;

  for(i=1;i<((N+1)-pcbarr[0].prio);i++)
    slice=slice*2;
    
  for(i=1;i<=slice;i++)
  {
     pcbarr[0].runtime++; 
     if (pcbarr[0].runtime==pcbarr[0].reqtime)
       break;
       
  }
  if(pcbarr[0].runtime==pcbarr[0].reqtime) 
  {
      printf("
 进程 [%s] 已完成.
",pcbarr[0].name); 
      pcbfin[intfin]=pcbarr[0];
      for(k=0;k<=intarr;k++)
      {
        pcbarr[k]=pcbarr[k+1];
      }
      intarr--;
      intfin++;
  }
  else 
  { 
    if(pcbarr[0].prio>1) pcbarr[0].prio--; 

  } 
} 

void Delete()
{
    char b[20];
    int i,j,key=0;
    printf("请输入要删除的进程名：");
    scanf("%s",b);
    for(i=0;i<intarr;i++)
    {
        if(strcmp(b,pcbarr[i].name)==0)
         {
            key=1;
            for(j=i;j<=intarr;j++)
            {
                  pcbarr[j]=pcbarr[j+1];

            }    
            intarr--;
         }
     }
     for(i=0;i<intfin;i++)
    {
        if(strcmp(b,pcbfin[i].name)==0)
        {
            key=1;
            for(j=i;j<=intfin;j++)
            {
                pcbfin[j]=pcbfin[j+1];

            }
            intfin--;
        }
    }
       if(key==0)
       {
           printf("查找不到该进程！");
       }
}
main()
{
    int chose;
    Input();
    Output();
    while(1)
    {
        Mune();
        scanf("%d",&chose);
        switch(chose)
        {
        case 0:exit(0);break;
        case 1:running();break;
        case 2:Input();break;
        case 3:Delete();break;
        default:printf("输入错误!");
        }
        Sort(); 
        Output();
    }
}