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？ | 先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)算法。 |
| 5 | 如何编程实现作业调度算法？ | |
| 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？ |
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
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 using namespace std; 4 5 struct time //时间的数据结构 6 { 7 int hour; 8 int minute; 9 }; 10 11 struct Job //作业 12 { 13 string jobname; //作业名 14 time intime; //进入时间 15 int runtime; //作业估计运行时间 16 time starttime; //作业开始时间 17 time endtime; //作业结束时间 18 int cycletime; //作业周转时间 19 float cltime; //作业带权周转时间 20 bool haverun; //是否已运行 21 }; 22 23 float T=0;//作业平均周转时间 24 float W=0;//作业带权平均周转时间 25 26 void showInput(Job job[],int &n) //输入提示 27 { 28 cout<<"请按作业进入时间先后顺序输入"<<endl; 29 for(int i=0;i<n;i++) 30 { 31 printf("作业%d",i+1); 32 printf("的作业名:"); 33 scanf("%s",&job[i].jobname); 34 printf("作业进入时间:"); 35 scanf("%d:%d",&job[i].intime.hour,&job[i].intime.minute); 36 printf("作业估计运行时间:"); 37 scanf("%d",&job[i].runtime); 38 job[i].starttime.hour=0; 39 job[i].starttime.minute=0; 40 job[i].endtime.hour=0; 41 job[i].endtime.minute=0; 42 job[i].cycletime=0; 43 job[i].cltime=0; 44 job[i].haverun=false; //标记为未运行 45 printf(" "); 46 } 47 } 48 49 void Init(Job job[],int &n)//初始化 50 { 51 for(int i=0;i<n;i++) 52 { 53 job[i].starttime.hour=0; 54 job[i].starttime.minute=0; 55 job[i].endtime.hour=0; 56 job[i].endtime.minute=0; 57 job[i].cycletime=0; 58 job[i].cltime=0; 59 job[i].haverun=false; //标记为未运行 60 } 61 T=0; 62 W=0; 63 } 64 65 void showTime(time time) //显示时间 66 { 67 cout<<time.hour<<":"<<time.minute; 68 } 69 int timeDiff(time t1,time t2) //计算时间差,时间t1比t2大 70 { 71 return t1.hour*60+t1.minute-(t2.hour*60+t2.minute); 72 } 73 time timeAdd(time time,int addtime) //时间相加 74 { 75 time.hour+=addtime/60; 76 time.minute+=addtime%60; 77 if(time.minute>=60) 78 { 79 time.hour++; 80 time.minute-=60; 81 } 82 return time; 83 } 84 bool comtime(time t1,time t2)//比较两个时间的大小，第一个大就返回TRUE 85 { 86 if(t1.hour>t2.hour) 87 return true; 88 else if(t1.hour==t2.hour&&t1.minute>=t2.minute) 89 return true; 90 else 91 return false; 92 } 93
//菜单 void menu() { printf(" |*************** 作业调度 *************| "); printf(" |======================================| "); printf(" | 1.读取作业 | "); printf(" | 2.伪随机数产生器 | "); printf(" | 3.作业调度 | "); printf(" | 0.退出 | "); printf(" |======================================| "); }
94 void showResult(Job job[],int &n) //显示结果 95 { 96 cout<<"jobname intime runtime sttime endtime 周转时间(分钟) 带权周转时间"<<endl; 97 // cout<<"*******************************************************************"<<endl; 98 for(int i=0;i<n;i++) 99 { 100 cout<<job[i].jobname<<" "; 101 showTime(job[i].intime); 102 cout<<" "<<job[i].runtime<<" "; 103 showTime(job[i].starttime); 104 cout<<" "; 105 showTime(job[i].endtime); 106 cout<<" "<<job[i].cycletime<<" "<<job[i].cltime<<endl; 107 } 108 cout<<"作业平均周转时间：T="<<T/(n*1.0)<<endl; 109 cout<<"作业带权平均周转时间：W="<<W/(n*1.0)<<endl; 110 } 111 112 int minRuntime(Job job[],int &n,time &t) //找出作业中最短作业下标 113 { 114 int min=-1; 115 for(int i=0;i<n;i++) 116 { 117 if(job[i].haverun==false && comtime(t,job[i].intime)==true) 118 { 119 min=i; 120 break; 121 } 122 } 123 for(int j=min+1;j<n;j++) 124 if(job[j].haverun==false && job[j].runtime<job[min].runtime && comtime(t,job[j].intime)==true) 125 min=j; 126 return min; 127 } 128 129 130 131 int Firstintime(Job job[],int &n) //找出作业中最先到的 132 { 133 int min=-1; 134 for(int i=0;i<n;i++) 135 { 136 if(job[i].haverun==false) 137 { 138 min=i; 139 break; 140 } 141 } 142 for(int j=min+1;j<n;j++) 143 if(job[j].haverun==false && comtime(job[min].intime,job[j].intime)) 144 min=j; 145 return min; 146 } 147 void FCFS(Job job[],int &n)//先来先服务作业调度 148 { 149 struct time t; 150 job[0].starttime.hour=job[0].intime.hour; 151 job[0].starttime.minute=job[0].intime.minute; 152 job[0].endtime=timeAdd(job[0].starttime,job[0].runtime); 153 job[0].haverun=true; 154 job[0].cycletime=timeDiff(job[0].endtime,job[0].intime); 155 job[0].cltime=job[0].cycletime*1.0/job[0].runtime; 156 T+=job[0].cycletime; 157 W+=job[0].cltime; 158 t=job[0].endtime; 159 while(Firstintime(job,n)!=-1) 160 { 161 int i=Firstintime(job,n); 162 if(comtime(job[i].intime,t)) 163 job[i].starttime=job[i].intime; 164 else 165 job[i].starttime=t; 166 job[i].endtime=timeAdd(job[i].starttime,job[i].runtime); 167 job[i].haverun=true; 168 job[i].cycletime=timeDiff(job[i].endtime,job[i].intime); 169 job[i].cltime=job[i].cycletime*1.0/job[i].runtime; 170 T+=job[i].cycletime; 171 W+=job[i].cltime; 172 t=job[i].endtime; 173 } 174 } 175 void main() 176 { 177 printf("请输入作业数："); 178 int n; //作业数 179 cin>>n; 180 Job *job=new Job[n]; 181 if(n<=0) 182 { 183 printf("输入不合法!"); 184 exit(-1); 185 } 186 else 187 { 188 showInput(job,n); 189 cout<<endl; 190 FCFS(job,n); 191 printf("先到先服务： "); 192 showResult(job,n); 193 Init(job,n); 194 195 } 196 system("pause"); 197 }
