实验二 作业调度模拟程序

实验二  作业调度模拟程序

                                                                  班级：13级网络工程  姓名：麦嘉雯  学号：201306114130

 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

一、源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 25
/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char *argv[]) {
    int n;
    input();
    do{
        printf("		作业调度模拟程序
");   
        printf("----------------------------------------------------------------
");   
        printf("		1:FCFS(先来先服务)
		2:SJF(短作业优先)
		3:HRRF(最高响应比优先)
		0:exit(退出)
");   
        printf("	请选择调度算法：");   
        scanf("%d",&n);   
        if(n!=0&&n!=1&&n!=2&&n!=3)
        {
            printf("
	输入错误!!请重新输入!!

");
        }
        switch(n)
        {
            case 1:fcfs(); break;    
            case 2:sjf(); break;    
            case 3:hrrf(); break;    
            case 0: break;
        }
    }
    while(n!=0);
    return 0;
}
    struct JCB{
        char name[10];           //作业名
        float arrivetime;       //作业提交时间  
        float runtime;         //作业运行时间  
        float run;            //开始时间       
        float finish;        //完成时刻       
        float T;            //周转时间       
        float W;           //带权周转时间  
    }jcb[N],temp; 
    int i,k,num,m,n;
    void input() /* 建立作业控制块函数*/ 
    {
        int i;
        do{
            printf("
	请输入作业数(<25):");
            scanf("%d",&num); 
            printf("
");
            if(0>=num||num>50){
                printf("	输入错误，请重新输入!
");
            }
        }
        while(0>=num||num>25);
        printf("
");
        for(i=0;i<num;i++){
            printf("	第%d个作业名:",i+1);   
            scanf("%s",&jcb[i].name);   
            printf("
	请输入作业提交时间:");   
            scanf("%f",&jcb[i].arrivetime);   
            printf("
	请输入作业运行时间:");   
            scanf("%f",&jcb[i].runtime);   
            printf("
");
        }
    }
    void output()
    {
        float numT=0,numW=0,avgT=0,avgW=0;
        printf("-----------------------------------------------------------------------
");
        printf(" 作业名  提交时间  运行时间  开始时间  完成时间  周转时间  带权周转时间
");
        for(i=0;i<num;i++)
        {
            printf("   %-8s%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f",jcb[i].name,jcb[i].arrivetime,jcb[i].runtime,jcb[i].run,jcb[i].finish,jcb[i].T,jcb[i].W);
            printf("
");
            numT=numT+jcb[i].T;
            numW=numW+jcb[i].W; 
        }
        printf("-----------------------------------------------------------------------
");
        avgT=numT/num;
        avgW=numW/num;
        printf("平均作业周转时间：%.2f
",avgT);
        printf("
");
        printf("平均带权作业周转时间：%.2f
",avgW); 
        printf("
");
    }
    void sort()
    {
        int i,j;
        for(j=0;j<num;j++)/*冒泡排序*/
        {
            for(i=0;i<num-j-1;i++)
            {
                if(jcb[i].arrivetime>jcb[i+1].arrivetime) 
                {
                    temp=jcb[i];     
                    jcb[i]=jcb[i+1];     
                    jcb[i+1]=temp;
                }
            }
        } 
    }
    void running()
    {
        for(k=0;k<num;k++)
        {
            if(k==0)/*运行第一个作业*/
            {
                jcb[k].run=jcb[k].arrivetime;    
                jcb[k].finish=jcb[k].arrivetime+jcb[k].runtime; 
            }
            else
            {
                if(jcb[k].arrivetime>=jcb[k-1].finish)/*当前作业已经结束，下一个作业还没有到达或者刚好到达*/
                {
                    jcb[k].run=jcb[k].arrivetime;     
                    jcb[k].finish=jcb[k].arrivetime+jcb[k].runtime;
                }
                else/*当前作业未完成，下一个作业已到达*/
                {
                    jcb[k].run=jcb[k-1].finish;     
                    jcb[k].finish=jcb[k-1].finish+jcb[k].runtime; 
                }
            }
                
        }
        for(k=0;k<num;k++)
        {
            jcb[k].T=jcb[k].finish-jcb[k].arrivetime;   
            jcb[k].W=jcb[k].T/jcb[k].runtime;
        }
    }
    void fcfs()/*先来先服务*/
    {
        sort();  
        running();  
        output();/*输出作业调度表*/
    }
    void sjf()/*短作业优先*/
    {
        int next;
        float min;/*作业运行的最小时间*/
        sort();
        for(m=0;m<num;m++)
        {
            i=0;
            if(m==0)
            {
                jcb[m].finish=jcb[m].arrivetime+jcb[m].runtime;
            }
            else
            {
                jcb[m].finish=jcb[m-1].finish+jcb[m].runtime;
            }
            for(n=m+1;n<num;n++)
            {
                if(jcb[n].arrivetime<=jcb[m].finish)//判断每次作业完成之后又有多少作业到达     
                i++; 
            }
            min=jcb[m+1].runtime;   
            next=m+1;   
            for(k=m+1;k<i;k++)//找出到达后的作业中运行时间最小的作业
            {
                if(jcb[k+1].runtime<min)
                {
                    min=jcb[k+1].runtime;     
                    next=k+1;     
                    temp=jcb[m+1];     
                    jcb[m+1]=jcb[next];     
                    jcb[next]=temp; 
                }
                else
                {
                    min=jcb[k+1].runtime;     
                    next=k;     
                    temp=jcb[k+1];     
                    jcb[k+1]=jcb[next];     
                    jcb[next]=temp; 
                } 
            }
        }
        running();
        output(); 
    } 
    void hrrf()/*最高响应比优先*/
    {
        int flag;  
        float max;//最大的响应比  
        sort();  
        for(m=0;m<num;m++)
        {
            i=0;   
            if(m==0)
            {
                jcb[m].finish=jcb[m].arrivetime+jcb[m].runtime;
            }
            else
            {
                jcb[m].finish=jcb[m-1].finish+jcb[m].runtime;
            }
            for(n=m+1;n<num;n++)
            {
                if(jcb[n].arrivetime<=jcb[m].finish)     
                i++;
            }
            max=(jcb[m].finish-jcb[m+1].arrivetime)/jcb[m+1].runtime;//响应比   
            flag=m+1;   
            for(k=m+1;k<i;k++)
            {
                if(max<=(jcb[k].finish-jcb[k+1].arrivetime)/jcb[k+1].runtime)//响应比大的先执行
                {
                    max=(jcb[k].finish-jcb[k+1].arrivetime)/jcb[k+1].runtime;     
                    flag=k+1;     
                    temp=jcb[k];     
                    jcb[k]=jcb[flag];     
                    jcb[flag]=temp;
                }
            }
        }
        running();
        output();
    } 

 

二、运行结果截图：

FCFS（先来先服务）：

SJF（最短作业优先）：

HRRF（最高响应比优先）：

按0退出：

三、结果分析：

    以上运行结果经计算，与计算结果相一致。先来先服务调度算法就是根据进程达到的时间为依据，哪一个进程先来，那么该进程就会先执行；最短进程优先调度算法则是以每个进程执行所需时间长短为依据，某一个进程执行所需花的时间要短些那么该进程就先执行。以上就是本次进程调度实验的依据。

四、实验总结

    通过本次实验了解到算法很重要，又更加明白算法本身可以节约时间，而且不同的函数之间在调用的时候要注意的问题很多。通过做本实验，让我对进程或作业先来先服务、最短作业优先、高优先权调度算法以及进程调度的概念和算法有了更深入的认识。在完成的过程中遇到不少的问题，特别是构建作业的先后排序、最短作业优先跟最高响应比调度算法的时候，通过同学的帮助、上网查阅资料，最终解决了问题。