实验二、作业调度模拟实验
13物联网 201306104148 李小娜
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、 实验内容和要求
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。
2.1 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）。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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.流程图
2.源程序
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #define MAX 100 typedef struct { char name[4];//进程名 int starttime;//到达系统时间 int needtime;//运行时间 int runtime;//周转时间 int endtime;//完成时间 int waittime;//等待时间 double XYB;//响应比 double DQZZ_Time;//带权周转时间 }pr; pr a[MAX]; void input(int n) { int i; for(i=0;i<n;i++) { printf("name:"); scanf("%s",&a[i].name); printf(" "); printf("starttime:"); scanf("%d",&a[i].starttime); printf(" "); printf("needtime:"); scanf("%d",&a[i].needtime); printf(" "); } } void FCFS(int n)//先来先服务 { int i,j,time1,time2; char temp[4]; for(i=0;i<n-1;i++) { for(j=0;j<n-i-1;j++) if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } for(i=0;i<n;i++) { //第一个进程 if(i==0) { a[i].runtime=a[i].needtime; a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; } else { if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) { a[i].runtime=a[i].needtime; a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; } else { a[i].runtime=a[i].needtime+a[i-1].endtime-a[i].starttime; a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; } } a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; } } //最短作业优先，假设在前3个作业运行完之前所有作业均已到达 void SJF(int n) { int i,j,time1,time2; int b=0,c=0,d=0; char temp[4]; //先按到达时间排序 for(i=0;i<n-1;i++) { for(j=0;j<n-i-1;j++) if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime; for(i=1;i<n;i++) { if(a[i].starttime<a[0].endtime) b++; //作业到达但第0个作业还在运行时 //用b统计需等待作业0运行的作业个数 } for(i=1;i<b+1;i++) {//已经到达的但要等待第0个作业运行完的作业按最短运行时间排序 for(j=1;j<b+1-1;j++) { if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } if(a[1].starttime>a[0].endtime) a[1].endtime=a[1].starttime+a[1].needtime; else a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime; for(i=2;i<n;i++) { if(a[i].starttime<a[1].endtime) c++; //作业到达但第1个作业还在运行时 //用c统计需等待作业1运行的作业个数 } for(i=2;i<c+2;i++) {//已经到达的但要等待第1个作业运行完的作业按最短运行时间排序 for(j=2;j<c+2-1;j++) { if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } if(a[2].starttime>a[1].endtime) a[2].endtime=a[2].starttime+a[2].needtime; else a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime; for(i=3;i<n;i++) { if(a[i].starttime<a[2].endtime) d++; //作业到达但第2个作业还在运行时 //用d统计需等待作业2运行的作业个数 } for(i=3;i<d+3;i++) {//已经到达的但要等待第2个作业运行完的作业按最短运行时间排序 for(j=3;j<d+3-1;j++) { if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } for(i=0;i<n;i++) { if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) { a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; a[i].runtime=a[i].needtime; } else { a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime; a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; } a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; } } //最高响应比优先,只写了按到达时间的顺序前4个作业有效 void HRRF(int n) { int i,j,time1,time2; char temp[4]; //先按到达时间排序 for(i=0;i<n-1;i++) { for(j=0;j<n-i-1;j++) if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime; for(i=1;i<n;i++) { a[i].waittime=a[0].endtime-a[i].starttime; a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); } //运行完作业0后，剩下的作业按响应比高到低排序 for(i=1;i<n-1;i++) { for(j=1;j<n-i-1;j++) { if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime; for(i=2;i<n;i++) { a[i].waittime=a[1].endtime-a[i].starttime; a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); } //运行完作业1后，剩下的作业按响应比高到低排序 for(i=2;i<n-1;i++) { for(j=2;j<n-i-1;j++) { if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime; for(i=3;i<n;i++) { a[i].waittime=a[2].endtime-a[i].starttime; a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); } //运行完作业2后，剩下的作业按响应比高到低排序 for(i=3;i<n-1;i++) { for(j=3;j<n-i-1;j++) { if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } a[3].endtime=a[2].endtime+a[3].needtime; for(i=4;i<n;i++) { a[i].waittime=a[3].endtime-a[i].starttime; a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); } //运行完作业3后，剩下的作业按响应比高到低排序 for(i=4;i<n-1;i++) { for(j=4;j<n-i-1;j++) { if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) { time1=a[j].starttime; a[j].starttime=a[j+1].starttime; a[j+1].starttime=time1; time2=a[j].needtime; a[j].needtime=a[j+1].needtime; a[j+1].needtime=time2; strcpy(temp,a[j].name); strcpy(a[j].name,a[j+1].name); strcpy(a[j+1].name,temp); } } } for(i=0;i<n;i++) { if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) { a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; a[i].runtime=a[i].needtime; } else { a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime; a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; } a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; } } void output(int n) { int sum_Time=0;//作业总周转时间 double sum_DQ=0;//作业总带权周转时间 int i; printf(" name starttime needtime runtime endtime DQZZ_Time "); for(i=0;i<n;i++) { printf("%8s%10d%10d%10d%10d %10lf ",a[i].name,a[i].starttime,a[i].needtime,a[i].runtime,a[i].endtime,a[i].DQZZ_Time); sum_Time+=a[i].runtime; sum_DQ+=a[i].DQZZ_Time; } printf("平均作业周转时间为:%.2lf ",sum_Time*1.0/n); printf("平均带权作业周转时间为:%.2lf ",sum_DQ*1.0/n); printf(" "); } int main() { int n,i; printf("请输入进程数n:"); scanf("%d",&n); input(n); output(n); while(1) { printf("1.先来先服务FCFS 2.最短作业优先SJF 3.最高响应比优先 4.退出 "); scanf("%d",&i); if(i==1) { printf(" 1.先来先服务FCFS "); FCFS(n); output(n); } if(i==2) { printf(" 2.最短作业优先SJF "); SJF(n); output(n); } if(i==3) { printf(" 3.最高响应比优先 "); HRRF(n); output(n); } if(i==4) { exit(0); } } }
3.运行结果及分析
输入数据及显示
先来先服务FCFS
最短作业优先SJF
最高响应比优先HRRF
退出
四、 实验总结
这次实验考核了作业调度中的先来先服务，最短作业优先及最高响应比优先的相关算法，计算能力及综合性都较高，所以在做实验时遇到了很多坎。
大多问题都是出现在知道如何算算法，但不知怎样用代码实现。网上找资料看别人如何实现的，可是发现看不懂别人代码的思想，最后在借鉴了网上代码的基础上，按着自己的想法重新编写，但所写的代码具有局限性，并没有完全实现功能。