实验二 作业调度模拟程序
专业：商业软件工程一班 姓名：李康梅 学号：201406114103
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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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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。 |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
先来先服务算法。 |
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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<stdlib.h> #include<string.h> struct jcb{ char name[10];//作业名 float subTime;//提交时间 float waitTime;//等待时间 float startTime;//开始时间 float runTime;//运行时间 float finishTime;//完成时间 float cycleTime; //周转时间 float ValueCycleTime;//带权周转时间 float rp;//响应比 }; jcb JCB[100]; void display1(float p,char *h,int i,int j) { strcpy(h,JCB[i].name); strcpy(JCB[i].name,JCB[j].name); strcpy(JCB[j].name,h); p=JCB[i].subTime; JCB[i].subTime=JCB[j].subTime; JCB[j].subTime=p; p=JCB[i].runTime; JCB[i].runTime=JCB[j].runTime; JCB[j].runTime=p; p=JCB[i].startTime; JCB[i].startTime=JCB[j].startTime; JCB[j].startTime=p; p=JCB[i].finishTime; JCB[i].finishTime=JCB[j].finishTime; JCB[j].finishTime=p; } void display2(int i,int y) { printf(" "); printf("作业%s先开始运行 ",JCB[0].name); float AvgCycleTime,AvgValueCycleTime,k=0,m=0;//AvgCycleTime为平均周转时间,AvgValueCycleTime为平均带权周转时间 for(i=0;i<y;i++) { JCB[0].startTime=JCB[0].subTime; JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//结束时间 JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime; JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].subTime;//等待时间 JCB[i].cycleTime=JCB[i].finishTime-JCB[i].subTime;//周转时间 JCB[i].ValueCycleTime=JCB[i].cycleTime/JCB[i].runTime;//带权周转时间 k+=JCB[i].cycleTime; m+=JCB[i].ValueCycleTime; } AvgCycleTime=k/y;//平均周转时间 AvgValueCycleTime=m/y;//平均带权周转时间 printf("作业名 提交时间 开始时间 运行时间 结束时间 等待时间 周转时间 带权周转时间 "); for(i=0;i<y;i++) printf("%s %.2f %.2f %4.2f %6.2f %7.2f %7.2f %8.2f ",JCB[i].name,JCB[i].subTime,JCB[i].startTime,JCB[i].runTime,JCB[i].finishTime,JCB[i].waitTime,JCB[i].cycleTime,JCB[i].ValueCycleTime); printf("平均周转时间为："); printf("%.2f ",AvgCycleTime); printf("平均带权周转时间为："); printf("%.2f ",AvgValueCycleTime); } void FCFS(int y)//先来先服务算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime) { display1(p,h,i,j); } } } display2(i,y); } void SJF(int y)//短作业优先算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++)//先提交的作业先运行，后面来的作业再比较运行时间长短 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime)//先把作业按提交时间来排序 { display1(p,h,i,j); } } } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].runTime>JCB[j].runTime)//比较后面来的作业的运行时间 { display1(p,h,i,j); } } } display2(i,y); } void HRRN(int y)//响应比高者优先算法 { int i,j; float AvgCycleTime,AvgValueCycleTime,p; char h[100]; for(i=0;i<y;i++)//先提交的作业先运行，后面来的作业再比较响应比的大小 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime)//先把作业按提交时间来排序 { display1(p,h,i,j); } } } for(i=0;i<y;i++) { JCB[0].startTime=JCB[0].subTime; JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//结束时间 JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime; JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].subTime;//等待时间 JCB[i].cycleTime=JCB[i].finishTime-JCB[i].subTime;//周转时间 JCB[i].rp=JCB[i].cycleTime/JCB[i].runTime;//响应比 } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].rp<JCB[j].rp)//比较后面来的作业的响应比 { display1(p,h,i,j); p=JCB[i].rp; JCB[i].rp=JCB[j].rp; JCB[j].rp=p; } } } display2(i,y); for(i=1;i<y;i++) { printf("%s的响应比为：%.2f ",JCB[i].name,JCB[i].rp); } } int main() { int i,x,y; loop3:printf("-----------------请选择作业调度算法------------------ "); printf("1:采用先来先服务 (FCFS) 调度算法 2:采用短作业优先 (SJF) 调度算法 3:采用响应比高者优先 (HRRN) 调度算法 "); loop1:printf("请选择："); scanf("%d",&i); if(i<=0||i>3) { printf("输入有误，请重新输入 "); goto loop1;//无条件转移语句 } loop2:printf("请输入作业的个数(2-24):"); scanf("%d",&y); if(y>=2&&y<=24) { printf("作业名 提交时间 运行时间 "); for(x=0;x<y;x++) { scanf("%s %f %f",&JCB[x].name,&JCB[x].subTime,&JCB[x].runTime); } } else { printf("输入有误，请重新输入 "); goto loop2; } if(i==1) { FCFS(y); goto loop3; } else if(i==2) { SJF(y); goto loop3; } else if(i==3) { HRRN(y); goto loop3; } return 0; }
运行结果：
五、实验总结
今次的实验主要是理解了作业调度的原理，所以做起来比较轻松，也熟悉掌握了冒泡排序算法。
虽然先来先服务算法、最短作业优先算法和最高响应比优先算法的原理不同，但是程序大体的框架
还是大同小异的。