（操作系统）实验二 作业调度

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。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<conio.h>
#include<iostream.h>
#include<time.h>
#define Maxjob 24
#define recsfnum 5
int recordjobnum;
struct jcb
{
    char jobname[10];//作业名称
    char status; //状态：开始s，等待d，就绪j
    float arrtime;//到达时间
    float reqtime;//要求服务时间
    float starttime;//开始时间
    float finishtime;//完成时间
    float TAtime;//周转时间
    float TAWtime;//带权周转时间
    float ATAWtime;//平均带权周转时间
    float ATAtime;//平均作业周转时间
    float hrrf;//最高响应比
}job[Maxjob],tim[recsfnum];
float systime=0;
int recordATA=0;//记录平均周转时间的个数
int intarr,intfin,intjob;//到达作业个数，完成作业个数，未到达作业个数

void sort()//排序
{
    int i,j;
    float arrtemp,reqtemp;
    char nametemp[10];
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
        {
            if(job[i].arrtime>job[j].arrtime)
            {
                arrtemp=job[i].arrtime;
                reqtemp=job[i].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[i].jobname);
                job[i].arrtime=job[j].arrtime;
                job[i].reqtime=job[j].reqtime;
                strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
                job[j].arrtime=arrtemp;
                job[j].reqtime=reqtemp;
                strcpy(job[j].jobname,nametemp);
            }
        }
    }
}
void HandworkInputData()//手工输入数据
{
    int i;
    printf("请输入作业的个数:");
    scanf("%d",&recordjobnum);
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        printf("
第%d个作业:
",i+1);
        printf("作业名:");
        scanf("%s",job[i].jobname);
        printf("到达时间:");
        scanf("%f",&job[i].arrtime);
        printf("CPU运行时间:");
        scanf("%f",&job[i].reqtime);
        
    }
    printf("
 作业名    作业到达时间     作业运行所需要时间
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
       printf("
%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    printf("
");
}

void Pseudo_random_number()//伪随机数输入
{
    int i;
    srand((unsigned)time(0));  //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
    //输入作业数
    recordjobnum=rand()%23+5;
    for(i=0; i<recordjobnum; i++)
    {
         itoa(i+1,job[i].jobname,10);
        //作业到达时间
        job[i].arrtime=(float)(rand()%29+1);//把得到的结果强制转换为float
        //作业运行时间
        job[i].reqtime=(float)(rand()%7+1);
    }
    printf("
 作业名    作业到达时间     作业运行所需要时间
");
    for(i=0; i<recordjobnum; i++)
    {
        printf("
%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    }
    printf("
");

} 
void FileInputtData()//文件读取
{
    int i=0;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("1.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !
");
        exit(0);
    }
    printf("
 作业名    作业到达时间     作业运行所需要时间(cpu)
");
    while(!feof(fp))
    {
        fscanf(fp,"%s%f%f",job[i].jobname,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
        printf("
%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);  //输出到屏幕
        i++;
    }
    printf("
");
    if(fclose(fp))     //关闭文件
    {
        printf("Can not close the file !
");
        exit(0);
    }
    recordjobnum=i;
}
void InputData()//输入数据
{
    int n;
    while(1)
    {
        printf("		*********************************
");
        printf("		1.调用文本写入数据
");
        printf("		2.调用伪随机数输入数据
");
        printf("		3.调用自己输入模拟数据
");
        printf("		4.选择算法
");
        printf("		0.退出输入程序
");
        printf("		**********************************
");
        printf("请选择输入方式:");
        scanf("%d",&n);
        if(n==0)
            break;
        switch(n)
        {
        case 1:
            FileInputtData();break;
        case 2:Pseudo_random_number();
            break;
        case 3:
            HandworkInputData();break;
        case 4:
            choosearithmetic();
            break;
        case 0:
            n=0;break;

        }
    }
}



void SJF()//最短作业优先算法SJF
{
    int i,j;
    float sum=0,sum1=0;
    float arrtemp,reqtemp;//1.到达时间 2.服务要求时间（cpu时间）
    char nametemp[10];
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        //先找到到达系统时间为0的数据，把它放在第一位，因为系统会第一时间执行这个作业
        if(job[i].arrtime==0)
        {
                arrtemp=job[0].arrtime;
                reqtemp=job[0].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[0].jobname);
                job[0].arrtime=job[i].arrtime;
                job[0].reqtime=job[i].reqtime;
                strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname);
                job[i].arrtime=arrtemp;
                job[i].reqtime=reqtemp;
                strcpy(job[i].jobname,nametemp);
        }
    }
    printf("**********最短作业优先算法SJF*************
");
    //从第二位开始根据系统运行时间的长短进行排序，此排序为升序
    for(i=1;i<recordjobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
        {
            if(job[i].reqtime>job[j].reqtime)
            {
                arrtemp=job[i].arrtime;
                reqtemp=job[i].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[i].jobname);
                job[i].arrtime=job[j].arrtime;
                job[i].reqtime=job[j].reqtime;
                strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
                job[j].arrtime=arrtemp;
                job[j].reqtime=reqtemp;
                strcpy(job[j].jobname,nametemp);
            }
        }
    }    
    printf("
 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
       printf("
%4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime;
        systime=job[i].finishtime;
        job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime;
        job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
    }
    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
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
        printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f
",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);
    
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和
        sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和
    }
    tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间
    tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间
    printf("
平均周转时间是:%f
",tim[recordATA].ATAtime);
    printf("平均带权周转时间是:%f
",tim[recordATA].ATAWtime);
    recordATA=recordATA+1;  
    systime=0;
}


void FCFS()//先来先服务FCFS
{
    int i,j;
    float arrtemp,reqtemp;
    float sum=0,sum1=0;
    char nametemp[10];
    //先找到到达系统时间为0的数据，把它放在第一位，因为系统会第一时间执行这个作业
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        if(job[i].arrtime==0)
        {
                arrtemp=job[0].arrtime;
                reqtemp=job[0].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[0].jobname);
                job[0].arrtime=job[i].arrtime;
                job[0].reqtime=job[i].reqtime;
                strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname);
                job[i].arrtime=arrtemp;
                job[i].reqtime=reqtemp;
                strcpy(job[i].jobname,nametemp);
        }
    }
    printf("**********先来先服务算法FCFS***************
");
    //从第二位开始根据系统运行时间的长短进行排序，此排序为升序
    for(i=1;i<recordjobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
        {
            if(job[i].arrtime>job[j].arrtime)
            {
                arrtemp=job[i].arrtime;
                reqtemp=job[i].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[i].jobname);
                job[i].arrtime=job[j].arrtime;
                job[i].reqtime=job[j].reqtime;
                strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
                job[j].arrtime=arrtemp;
                job[j].reqtime=reqtemp;
                strcpy(job[j].jobname,nametemp);
            }
        }
    }
    
        printf("
 作业名  作业到达时间   作业运行所需要时间
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
       printf("
%3s%12.2f%18.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime;
        systime=job[i].finishtime;
        job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime;
        job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
    }
    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
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
        printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f
",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);
    
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和
        sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和
    }
    tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间
    tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间
    printf("
平均周转时间是=%.2f
",tim[recordATA].ATAtime);
    printf("平均带权周转时间是=%.2f
",tim[recordATA].ATAWtime);
    recordATA=recordATA+1; 
    systime=0;
}



void HRRF()//最高响应比HRRF
{
    int i,j;
    float arrtemp,reqtemp,hrrftemp;
    float sum=0,sum1=0;
    char nametemp[10];
    sort();//根据到达系统时间进行排序
    printf("
作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
       printf("
%4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    //计算作业的最高响应比
    for(i=1;i<recordjobnum;i++)
    {
        printf("
作业名 最高响应比
");
        for(j=i;j<recordjobnum;j++)
        {
             job[j].hrrf=1+(job[j-1].reqtime-job[j].arrtime+job[j-1].arrtime)/job[j].reqtime;
             printf("%4s%12.2f
",job[j].jobname,job[j].hrrf);
        }
    }
    //根据最高响应比进行降序处理
    for(i=1;i<recordjobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
        {
            if(job[i].hrrf<job[j].hrrf)
            {
                arrtemp=job[i].arrtime;
                reqtemp=job[i].reqtime;
                strcpy(nametemp,job[i].jobname);
                hrrftemp=job[i].hrrf;
                job[i].arrtime=job[j].arrtime;
                job[i].reqtime=job[j].reqtime;
                job[i].hrrf=job[j].hrrf;
                strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
                job[j].arrtime=arrtemp;
                job[j].reqtime=reqtemp;
                job[j].hrrf=hrrftemp;
                strcpy(job[j].jobname,nametemp);
            }
        }
    }
        //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime;
        systime=job[i].finishtime;
        job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime;
        job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
    }
    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
");
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
        printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f
",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);
    
    for(i=0;i<recordjobnum;i++)
    {
        sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和
        sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和
    }
    tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间
    tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间
    printf("
平均周转时间是=%.2f
",tim[recordATA].ATAtime);
    printf("平均带权周转时间是=%.2f
",tim[recordATA].ATAWtime);
    recordATA=recordATA+1; 
    systime=0;
}
void Arithmeticmenu()//算法菜单
{
    printf("

		***************************
");
    printf("			1、FCFS算法调度
");
    printf("			2、SJF算法调度
");
    printf("			3、HRRF算法调度
");
    printf("			4、调度系统清屏
");
    printf("			0、退出算法调度
");
    printf("		***************************
");
    printf("

请选择菜单项；");
}
int choosearithmetic()//选择算法
{
    int n;
    Arithmeticmenu();
    scanf("%d",&n);
    switch(n)
        {
            case 1:
                FCFS();break;
            case 2:
                SJF();break;
            case 3:
                HRRF();break;
            case 4:
                 system("cls");break;
            case 0:
                n=0;break;
        }
   // }
}

main()
{
         InputData();
}