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
1 #include "stdio.h" 2 #include <stdlib.h> 3 #include <conio.h> 4 #define N 3 5 int k=1; 6 struct pcb{ 7 int id; 8 char status; 9 int needtime; 10 int runtime; 11 float TAtime,TAWtime; 12 int prio; 13 }job[24]; 14 int n; 15 void sort0() 16 { 17 int i,j; 18 struct pcb temp; 19 for(i=2;i<n;i++) 20 for(j=i+1;j<=n;j++) 21 if(job[i].prio>job[j].prio) //根据到达优先级排序 22 { 23 temp=job[i]; 24 job[i]=job[j]; 25 job[j]=temp; 26 } 27 } 28 29 void input() 30 { 31 32 printf("进程个数:"); 33 scanf("%d",&n); 34 for(int i=1;i<=n;i++) 35 { 36 printf(" 第%d个进程:",i); 37 printf(" 输入id:"); 38 scanf("%d",&job[i].id); 39 printf("输入进程运行时间:"); 40 scanf("%d",&job[i].needtime); 41 job[i].prio=N; 42 job[i].status='W'; 43 job[i].runtime=0; 44 sort0(); 45 } 46 } 47 void disp() 48 { 49 printf("|%d ",job[k].id); 50 printf("|%c ",job[k].status); 51 printf("|%d ",job[k].prio); 52 printf("|%d ",job[k].needtime); 53 printf("|%d ",job[k].runtime); 54 printf(" "); 55 } 56 void printbyprio(int prio) 57 { 58 printf(" ****当前第%d级队列(优先数为%d)的就绪进程有: ",(N+1)-prio,prio); /*显示就绪队列状态*/ 59 printf(" id status prio needdtime runtime "); 60 while(job[k+1].id!=NULL) 61 { 62 if(job[k+1].prio==prio) disp(); 63 k++; 64 } 65 } 66 void check() /* 显示所有进程状态函数 */ 67 { 68 69 int i=1; 70 job[k].status='R'; 71 printf(" /\/\/\/\当前正在运行的进程的id是:%d",job[k].id); /*显示当前运行进程*/ 72 printf(" id status prio needtime runtime "); 73 disp(); 74 75 printf(" 当前就绪队列状态为: "); /*显示就绪队列状态*/ 76 for(i=N;i>=1;i--) 77 printbyprio(i); 78 } 79 80 void destroy() /*进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/ 81 { 82 int i=k; 83 printf(" 进程 [%s] 已完成. ",job[k].id); 84 while(job[i+1].id!=NULL) 85 { 86 job[i]=job[i+1]; 87 k++; 88 } 89 job[i-1]=job[i]; 90 } 91 void running() 92 { 93 int slice,i; 94 slice=1; 95 for(i=1;i<((N+1)-job[k].prio);i++) 96 slice=slice*2; 97 for(i=1;i<=slice;i++) 98 { 99 job[k].runtime++; 100 if (job[k].runtime==job[k].needtime) 101 break; 102 } 103 if (job[k].runtime==job[k].needtime) 104 { 105 destroy(); 106 n--; 107 } 108 else 109 { 110 if(job[k].prio>1) (job[k].prio)--; 111 job[k].status='r'; 112 sort0(); /*调用sort函数*/ 113 } 114 115 } 116 main() 117 { 118 int temp=0; 119 char ch; 120 input(); 121 while(1) 122 { 123 ch=getchar(); 124 temp++; 125 printf(" The execute number:%d ",temp); 126 check(); 127 running(); 128 printf(" 按任一键继续......"); 129 ch=getchar(); 130 } 131 printf(" 进程已经完成. "); 132 ch=getchar(); 133 ch=getchar(); 134 }
运行结果：
继续执行，程序崩了··········