0415-操作系统 实验二 作业调度模拟程序

实验二  作业调度模拟程序

商软一班 201406114109 张鑫相

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？	作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。
2	一个作业具备什么信息？	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。
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	单个作业使用结构体，多个作业使用队列。
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	采用先来先服务算法（FCFS），最短作业优先算法（SJF），最短剩余时间优先算法（SRTF），最高响应比优先算法（HRRF），优先级调度算法，轮转调度算法（RR），多级反馈队列调度算法（MLFQ）。
5	如何编程实现作业调度算法？	先来先服务算法。
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？	输入：读取文件。 输出：计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。

 

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<time.h>
#include<string.h>
struct job{
	char name[10];
	char chooes;
	char status;     //作业状态
	int  waitTime;  //等待时间
	int  startime;   //作业开始时间
	int arrtime;  //作业到达时间
	int  reqtime;  //作业运行时间
	int finitime; //作业完成时间
	int TAtime,TAWtime;
	int Rp; 
	float ptio;   //优先级
}  job[100];
int systime=0;
int intarr,intfin,intjob;     //到达作业个数，完成作业个数，未到达作业个数
int n,N;

void memu()
{
	printf("

           *************** 作业调度 *************
");
	printf("             ========================================
");
	printf("                  1.读取文件                         
");
    printf("                  2.先到先服务(FCFS)                 
");
	printf("                  3.短作业优先(SJF)                  
");
	printf("                  4.随机数产生器                     
");
	printf("                  5.响应比高优先(HRRN)               
");
	printf("                  0.退出                             
");
    printf("             ========================================
");
}

int ReadFile()
{
    int m=0;
    int i=1;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("作业.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !
");
        
    }
    printf("
 作业名字   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++;
    };
	n=i;

    if(fclose(fp))     //关闭文件
    {
        printf("Can not close the file !
");
        
    }
    m=i-1;
    return m;

}

void play(int p,char *h,int i,int j) //排序
{
	strcpy(h,job[i].name);
	strcpy(job[i].name,job[j].name);
	strcpy(job[j].name,h);
    
	p=job[i].arrtime;
	job[i].arrtime=job[j].arrtime;
	job[j].arrtime=p;

    p=job[i].reqtime;
	job[i].reqtime=job[j].reqtime;
	job[j].reqtime=p;

    p=job[i].startime;
	job[i].startime=job[j].startime;
	job[j].startime=p;

	p=job[i].finitime;
	job[i].finitime=job[j].finitime;
	job[j].finitime=p;

}

void Print()
{
    int i;
    n=n+N;
    printf("
 作业顺序   作业名称    到达时间     运行所需要时间
");
    for(i=1;i<n;i++)
        printf("   N %d		%s	   %d		%d
",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    printf("
			现在系统时间 %d:
",systime);
}

void FCFS()
{
	int i,j,p;
	char h[100];
	for(i=0;i<n-1;i++)   //n个作业
	{
		for(j=i+1;j<n;j++)
		{
			if(job[i].arrtime>job[j].arrtime){
                play(p,h,i,j);
			}
		}
	}
	Print();
}

void SJF()  //短作业优先
{
   int p=0;
   char h[100];
   int i,j;
   for(i=0;i<n;i++)
   {
	   for(j=i+1;j<n;j++)
	   {
		   if(job[i].reqtime>job[j].reqtime)
		   {
			      play(p,h,i,j);
			}
		}
	}
	Print();
}

void HRRN() //响应比高优先
{
	int p=0;
	char h[100];
	int i,j;
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		for(j=i+1;j<n;j++)
		{
			if(job[i].arrtime>job[j].arrtime)
			{
				play(p,h,i,j);
			}
		}
	}
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		job[0].startime=job[0].arrtime;  //开始时间
		job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime;  //完成时间
		job[i+1].startime=job[i].finitime;
		job[i].waitTime=job[i].startime-job[i].arrtime;  //等待时间
		job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime;    //周转时间
		job[i].Rp=job[i].TAtime/job[i].reqtime;          //响应比
	}
	for(i=1;i<n;i++)
	{
		for(j=i+1;j<n;j++)
		{
			if(job[i].Rp<job[j].Rp)
			{
				play(p,h,i,j);
				p=job[i].Rp;
				job[i].Rp=job[j].Rp;
				job[j].Rp=p;
			}
		}
	}
    Print();
	for(i=1;i<n;i++)
	{
		printf("%d的响应比为：%d
",job[i].name,job[i].Rp);
	}
}


//伪随机数产生器
int Pseudo_random_number()
{
    int i,r;
    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
    r=rand()%23+5;
    for(i=1; i<=r; 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;
    }
    Print();
    return n;
}

void main()
{
	int m;
	while(1)
	{
		memu();
		printf("请选择(0~5): ");
		scanf("%d",&m);
		printf("
");
		switch(m)
		{
			case 1:ReadFile();break;
			case 2:FCFS();break;
			case 3:SJF();break;
			case 4:Pseudo_random_number();break;
			case 5:HRRN();
			case 0:exit(0);break;
		
		}
	}
}

　　运行结果：

      

总结：实验经历了几个星期，改了n遍。最后还是询问同学才完成到此。发现结构体中的计算还有问题，如：

所以完成不到响应比高优先算法和计算出周转时间等，还待改进。