实验三 进程调度模拟程序

一，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。 

二，实验内容和要求

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）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。 

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。

完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

三、主要程序及其解释

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<conio.h>
#include<stdlib.h>
  
struct Process
{
    char name[20];
    int requesttime;
    int priority;
                int arrivetime;
    int waittime;
    int runtime;
    int CPUtime;
    char status[20];
};

struct Process PCB[20]={0};
 
int input(Process *PCB,int n);
void output(Process *PCB,int n);
int unfinished(Process *PCB,int n,int runtime);
int finshed(Process *PCB,int n);
void algorithm(Process *PCB,int n,int piecetime);

int main(void)
{
    int n=0;  
    int piecetime;
    n=input(PCB,n);
    printf("please input the time of piece:");
    scanf("%d",&piecetime);
    algorithm(PCB,n,piecetime);
    printf("
");
    return 0;
}

int intput(Process *PCB,int n)/*初始化*/
{
    int i;
    printf("please input the number of process:");
    scanf("%d",&n);
    
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("please input the name of process:",i+1);
        scanf("%s",&PCB[i].name);

        printf("please input the priority of process:",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].priority);

         printf("please input the arrivetime of process:",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].arrivetime);
        
        printf("please input the requesttime of process:",i+1);
        scanf("%d",&PCB[i].requesttime);

        strcpy(PCB[i].status,"r");
        PCB[i].CPUtime=0;
        PCB[i].waittime=0;
    }
    return n;
}

void output(Process *PCB,int n)
{
    int i;
    
    printf("
");
    printf("
  name"); 
    printf("  priority ");
    printf("   arrivetime");
    printf("    requesttime");
    printf("     CPUtime");
    printf("      status");
    
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("
%s",PCB[i].name);
        printf("        %d",PCB[i].priority);
        printf("             %d",PCB[i].arrivetime);
        printf("               %d",PCB[i].requesttime);
        printf("              %d",PCB[i].CPUtime);
        printf("           %s",PCB[i].status);     
    }
}

int unfinished(Process *PCB,int n,int runtime)//找最高优先级且没运行完的进程
{
    int i=0;
    int b=0;
    int c=0;
    
    for(;i<n;i++)
    {
        if(PCB[i].arrivetime<=runtime&&PCB[i].status[0]=='r'&&PCB[i]. priority>b)
        {
            b=PCB[i]. priority;
            c=i;
        }       
    }
    return c;
}

int finshed(Process *PCB,int n)//判断是否全部作业都调度完成
{
    int i=0;
    int count=0;
    for(;i<n;i++)
    {
        if(PCB[i].status[0]=='f')
            count++;
    }
    if(count==n)
    {
        return 1;
    }
    return 0;
}

void algorithm(Process *PCB,int n,int piecetime)//主算法
{
    int a=0;
    int i=0;
    int runtime=0;
    output(PCB, n);
    
    do{        
        a=unfinished(PCB, n,runtime);
        PCB[a]. priority--;
        PCB[a].CPUtime++;
        if(PCB[a]. priority<0)
        {         
            PCB[a]. priority=0;
        }
        
        if(PCB[a].CPUtime*piecetime>=PCB[a].requesttime)
        {
            strcpy(PCB[a].status,"f");
        }

        for(i=0;i<n;i++)
        {
            if(i==a)
            {
                PCB[i].waittime=0;
}
                if(i!=a&&PCB[i].arrivetime<=runtime&&PCB[i].status[0]!='f')
                {
                    PCB[i].waittime++;
                    if(PCB[i].waittime==2)
                    {
                        PCB[i].priority++;
                        PCB[i].waittime=0;
                    }
                }
            }
            output(PCB, n);
            runtime++;
        }while(finshed(PCB, n)!=1);
    }
}

运行结果

四，实验总结

这个实验和上一个实验基本框架是一样的，不过很多细节还是有很多表达方法。网上有的资料是链表，老师讲的上一个实验是数组，学霸是用指针，所以我就参考了指针和数组相结合，大概有5个函数块。

只要弄懂了进程调度的算法，这个实验就会简易一些。不过还需要多练习，才能有较清晰的逻辑思路。