实验三进程调度模拟程序
一、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。
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。
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。
二、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。
三、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。
四、程序源代码
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #define getpch(type)(type*)malloc(sizeof(type)) #define NULL 0 struct pcb{ //定义进程控制块PCB char name[10]; //进程名 char state; //状态 int priority; //优先级 int needtime; //运行所需时间 int rtime; //到达时间 struct pcb* link; }*ready=NULL,*p; typedef struct pcb PCB; sort() //建立对进程进行优先级排列顺序 { PCB *first,*second; int insert=0; if((ready==NULL)||((p->priority)>(ready->priority))) //优先级最大者，插入队首 { p->link=ready; ready=p; } else //进程比较优先级，插入适当的位置中 { first=ready; second=first->link; while(second!=NULL) { if((p->priority)>(second->priority)) //若插入进程比当前进程优先数大，插入到当前进程前面 { p->link=second; first->link=p; second=NULL; insert=1; } else //插入进程优先数最低，则插入到队尾 { first=first->link; second=second->link; } } if(insert==0) first->link=p; } } input() //建立进程控制块函数 { int i,num; printf(" 请输入进程数："); scanf("%d",&num); for(i=0;i<num;i++) { printf(" 进程号No.%d: ",i); p=getpch(PCB); printf(" 输入进程名："); scanf("%s",p->name); printf(" 输入进程优先数："); scanf("%d",&p->priority); printf(" 输入进程运行时间："); scanf("%d",&p->needtime); printf(" "); p->rtime=0; p->state='W'; p->link=NULL; sort(); //调用sort函数 } } int space() { int l=0; PCB *pr=ready; while(pr!=NULL) { l++; pr=pr->link; } return(l); } disp(PCB *pr) //建立进程显示函数，用于显示当前进程 { printf(" name state priority needtime runtime "); printf(" %s ",pr->name); printf(" %c ",pr->state); printf(" %d ",pr->priority); printf(" %d ",pr->needtime); printf(" %d ",pr->rtime); printf(" "); } check() //建立进程查看函数 { PCB *pr; printf(" 当前正在运行的进程是：%s",p->name); //显示当前运行进程 disp(p); pr=ready; printf(" 当前就绪队列状态为： "); //显示就绪队列状态 while(pr!=NULL) { disp(pr); pr=pr->link; } } destroy() //建立进程撤销函数(进程运行结束，撤销进程) { printf(" 进程[%s] 已完成。 ",p->name); free(p); } running() //建立进程就绪函数(进程运行时间到，置就绪状态) { (p->rtime)++; if(p->rtime==p->needtime) destroy(); //调用destroy函数 else { (p->priority)--; p->state='W'; sort(); // 调用sort函数 } } main() //主函数 { int len,h=0; char ch; input(); len=space(); while((len!=0)&&(ready!=NULL)) { ch=getchar(); h++; printf(" The execute number:%d ",h); p=ready; ready=p->link; p->link=NULL; p->state='R'; check(); running(); printf(" Press any key to continue..."); ch=getchar(); } printf(" 进程已经完成。 "); ch=getchar(); }
五、运行结果
总结：此次试验与上一次所做的实验有相似之处，故而实现起来相对来说比上一次实验简单一些。此次试验用到了指针、调度算法等等，加强了对它们的应用。