操作系统——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。

　　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、       实验准备

序号	准备内容	完成情况
1	什么是作业？
2	一个作业具备什么信息？
3	为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
5	如何编程实现作业调度算法？
6	模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？

 

　　五、       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、实验原理及核心算法参考程序段

     单道FCFS算法：

       

源代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
struct jcb
{
      char name[10];
      char status;

      int arrtime;
      int reqtime;
      int startime;
      int finitime;

      float TAtime,TAWtime;
      float prio;
}     jobarr[24],jobfin[24],job[24]
;
int system(const char *string);
  int systime=0;
  int intarr,intfin,intjob;


          void system()
        {
         printf("************
");
         printf("1.FCFS算法
");
         printf("2.SJF算法
");
         printf("3.HRRF算法
");
         printf("4.调用系统清屏
");
         printf("0.退出算法调度
");
         printf("************
");
        }
  void calculate(int num)
 {
     int i;
     double sum1=0;
     double sum2=0;
   for(i=0;i<num;i++)
   {
       if(job[0].arrtime==0&&i==0)
       {
        job[i].finitime=job[i].reqtime;
       }
       if(job[0].arrtime!=0&&i==0)
       {
          job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime;
       }
       if(i>0)
       {
           job[i].finitime=job[i-1].finitime+job[i].reqtime;
       } 
           job[i].startime=job[i].finitime-job[i].arrtime;//周转时间
           job[i].prio=float(job[i].startime)/(job[i].reqtime); //带权      
   }
   for(i=0;i<num;i++)
   {
      sum1=sum1+job[i].startime;
   }
   for(i=0;i<num;i++)
   {
      sum2=sum2+job[i].prio;
   }
         

           printf("
 id	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<num;i++)
     {
         
         printf("%3s	%8d	%8d	%4d	%6d	%15.2f
",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].finitime,job[i].reqtime,job[i].startime,job[i].prio);
     }
         printf("平均作业周转时间：%0.2lf
",sum1/num);
         printf("平均带权作业周转时间：%0.2lf
",sum2/num);
         system();
 }



 
    void way(int num)
    {
        struct jcb temp;
            int i,j,c;
            int b[100];
            for(i=0;i<num;i++)
            {
                b[i]=i;  
            }
         system();
        scanf("%d",&c);
        switch(c)
        {
            case 1:     //FCFS算法
                    for(i=0;i<num;i++)
                    {
                        for(int j=i+1;j<num;j++)
                        {
                        if(job[b[i]].arrtime>job[j].arrtime )
                        {
                            temp = job[i];
                            job[i]=job[j];
                            job[j]=temp;
                    
                        }
                        }
                    }
                         printf("******先来先服务算法FCFS*****
");
                         printf("	name	arrtime	reatime
");
                         for(i=0;i<num;i++)
                         {
                            printf("	");
                            printf("%s	%d	%d
",job[b[i]].name,job[b[i]].arrtime,job[b[i]].reqtime);
                         }
                          
                             calculate(num);
                              break;
            case 2://SJF算法
                        for(i=1;i<num;i++)
                    {
                        for(int j=i+1;j<num;j++)
                        {
                          if(job[b[i]].reqtime>job[j].reqtime )
                          {
                            temp = job[i];
                            job[i]=job[j];
                            job[j]=temp;
                            
                          }
                    
                        }
                    }
                              printf("******最短作业优先算法SJF*****
");
                              printf("	name	arrtime	reatime
");
                               for(i=0;i<num;i++)
                               {    
                                  printf("	");
                                 printf("%s	%d	%d
",job[b[i]].name,job[b[i]].arrtime,job[b[i]].reqtime);
                               }
                                calculate(num);
                                break;
            case 3:
                break;
            case 4:
              system("cls");
                break;
            case 0:
                printf("退出算法调度!
");
                break;

        }
    }
        
        

 
  
 
  
   void myself()
   {
    int num,i;
    printf("作业个数: ");
    scanf("%d",&num);
    printf("
");
    int b[100];
    for(i=0;i<num;i++)
       b[i]=i;
    for(i=0;  i<num ; i++)
    {
        printf("第%d个作业: 
",i+1);
        printf("输入作业名: ");
        scanf("%s",&job[i].name);
        printf("到达时间: ");
        scanf("%d",&job[i].arrtime);
        printf("要求服务时间: ");
        scanf("%d",&job[i].reqtime);
        printf("
");
    }
         way(num);
   }
   
        
      
 

    int ReadFile()
{
    int m=0;
    int i=0;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("3.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !
");
        exit(0);
    }
    printf("
 id    作业到达时间     作业运行所需要时间
");
    while(!feof(fp))
    {
        fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
        printf("
%3s%12d%15d",job[i].name,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);
    }
    m=i;
    return m;

}
  
    //伪随机数产生器
    int Pseudo_random_number()
{
    int i,n=7;
    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
    n=rand()%23+5;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
       // job[i].name=i;
        //作业到达时间
        job[i].arrtime=rand()%29+1;
        //作业运行时间
        job[i].reqtime=rand()%7+1;
    }
        printf("
 id    作业到达时间     作业运行所需要时间
");
     for(i=0; i<n; i++)
    {
         printf("
%3s%12d%15d",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    }
    return n;

}
  
        void borden()
    {
     printf(" =============================================    
");
     printf("   1.调用文本写入数据
");
     printf("   2.调用伪随机数的产生数据
");
     printf("   3.调用自己输入模拟数据
");
     printf(" =============================================    
");
     printf("
");
     printf("请选择菜单项:
");
    }


 main()
 {
    int a,num;
     borden();
     scanf("%d",&a);
     switch(a)
     {
     case 1:
         num=ReadFile();
         way(num);
         break;
     case 2:
         num=Pseudo_random_number();
         printf("
");
         way(num);
         break;
     case 3:
         myself();
         break;
     }
 }

运行结果：