实验三、进程调度模拟程序实验
商软1班 邹育萍 201406114106
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）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。
2. 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、 实验方法、步骤及结果测试
1. 源程序名：PCB.c
可执行程序名：PCB.exe
2. 原理分析及流程图
3. 主要程序段及其解释：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define MAX 100
typedef struct
{
char name[4];//进程名
int priority;//优先级
int starttime;//到达系统时间
int needtime;//运行时间
int cputime;//已用CPU时间
char state;//进程状态
}pr;
pr a[MAX];
int n;//进程数
int t;//时间片大小
void input()
{
int i;
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("Name:");
scanf("%s",&a[i].name);
printf("Priority:");
scanf("%d",&a[i].priority);
printf("StartTime:");
scanf("%d",&a[i].starttime);
printf("NeedTime:");
scanf("%d",&a[i].needtime);
printf("
");
a[i].cputime=0;
a[i].state='W';
}
}
void Sort()
{
int i,j;
pr temp;
for(i=0;i<n-1;i++) //先按到达系统时间排序
{
for(j=0;j<n-1-i;j++)
if(a[j].starttime>a[j+1].starttime)
{
temp=a[j];
a[j]=a[j+1];
a[j+1]=temp;
}
}
for(i=0;i<n-1;i++) //再按优先级排序，数字高则优先级高
{
for(j=0;j<n-1-i;j++)
if(a[j].priority<a[j+1].priority)
{
temp=a[j];
a[j]=a[j+1];
a[j+1]=temp;
}
}
if (a[0].state!='F')
{
a[0].state='R';
//将优先级最高的状态置为运行
}
}
void output()
{
int i;
Sort();//先排好序再打印输出
printf("进程名 优先级 到达时间 运行时间 已用时间 进程状态
");
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("%4s%10d%12d%12d%12d%12c
",a[i].name,a[i].priority,a[i].starttime,a[i].needtime,a[i].cputime,a[i].state);
}
printf("
");
}
void RR()
{
//每次运行进程只针对排好序后的第一个进程即第0号元素
//当第一个进程运行完一个时间片优先级减一后再对进程进行按到达系统时间
//和优先级排序，所以实现了根据优先级的时间片轮转执行进程
do{
if((a[0].needtime-a[0].cputime)>t)//若剩余时间大于时间片
{
a[0].cputime+=t;
a[0].priority--;//优先级减一
a[0].state='W';//执行完一个时间片后变为等待状态}//已用时间加上时间片
}
else
{
a[0].cputime=a[0].needtime;//已用时间等于运行时间
a[0].priority=-10000;//优先级为-10000，表示完成进程
a[0].state='F';//执行完一个时间片后变为等待状态}//已用时间加上时间片
}
output();//打印结果，函数内部含有排序算法
}
while(a[0].state='F');
}
int main()
{
printf("请输入进程数n：");
scanf("%d",&n);
printf("请输入时间片大小：");
scanf("%d",&t);
printf("请依次输入进程的名字、优先级、到达时间及运行时间
");
input();
output();
RR();
}
4. 运行结果及分析
四、 实验总结
一开始不是很清楚进程调度和作业调度的区别，通过这个实验更加清楚了进程调度与作业调度的差别。