实验二 作业调度模拟程序

 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

1. 源程序名：压缩包文件（rar或zip）中源程序名实验三zy.c

   可执行程序名：实验三 zy.exe

2、源代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 25
void input();
void output();
void sort();
void running();
void fcfs();
void sjf();

/* 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) 0:exit(退出) ");
printf(" 请选择调度算法：");
scanf("%d",&n);
if(n!=0&&n!=1&&n!=2)
{
printf(" 输入错误!!请重新输入!! ");
}
switch(n)
{
case 1:fcfs(); break;
case 2:sjf(); 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>50);
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) {
jcb[k].run=jcb[k].arrivetime;
jcb[k].finish=jcb[k].arrivetime+jcb[k].runtime;
}
else {
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();
}
void sjf()/*短作业优先*/
{
int next;
float min;
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++;
}
min=jcb[m+1].runtime;
next=m+1;
for(k=m+1;k<i;k++)
{
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();
}

二、运行结果截图：

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。