实验三 进程调度模拟程序
专业：商业软件工程 班级：商软2班 姓名：甘佳萍 学号：201406114207
一. 目的和要求
1.1. 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。
1.2. 实验要求
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。
思考：作业调度与进程调度的不同？
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。
0．
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。
二. 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：压缩包文件（rar或zip）中源程序名yy.c
可执行程序名：yy.exe
2. 原理分析及流程图
主要总体设计问题。
(包括存储结构，主要算法，关键函数的实现等)
存储结构：
typedef struct process
{
char name[10]; //进程名
int priority; //优先数,priority=-1000; 表示进程调度已完成
Time ReachTime; //到达时间,这里按照录入系统时的先后顺序，从0依次增加
Time NeedTime; //需要运行时间
Time UsedTime; //已用时间，是指当前该进程已用的时间
char state; //进程状态，就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一
}PCB; //进程控制块
主要算法：
关键函数：
void menu()
void AddProcess()
void sort()
void print()
void attemper()
void main()
3. 主要程序段及其解释：
实现主要功能的程序段，重要的是程序的注释解释。
源程序:
#include <stdio.h> #define Time int #define Max 100 typedef struct process { char name[10]; //进程名 int priority; //优先数,priority=-1000; 表示进程调度已完成 Time ReachTime; //到达时间,这里按照录入系统时的先后顺序，从0依次增加 Time NeedTime; //需要运行时间 Time UsedTime; //已用时间，是指当前该进程已用的时间 char state; //进程状态，就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一 }PCB; //进程控制块 int n; //标示进程的总数 PCB pcb[Max]; int pTime; //时间片大小 //菜单 void menu() { printf(" |*************** 进程调度 *************| "); printf(" |======================================| "); printf(" | 0.进程调度结束，并退出 | "); printf(" | 1.增加进程并调度进程 | "); printf(" | 2.打印进程 | "); printf(" |======================================| "); } void AddProcess() { char ch; do { printf(" 请输入进程名:"); scanf("%s",pcb[n].name); printf("请输入进程的优先级:"); scanf("%d",&pcb[n].priority); printf("请输入进程需要的时间:"); scanf("%d",&pcb[n].NeedTime); pcb[n].ReachTime=n; pcb[n].UsedTime=0; pcb[n].state='W'; n++; printf("您还要继续增加进程吗,是(Y/y),否(N/n):"); do { ch=getchar(); } while(ch!='Y'&&ch!='N'&&ch!='y'&&ch!='n'); }while (ch=='Y'||ch=='y'); } // 排序函数，将最先运行的进程放在最先即pcb[0] void sort() { //用冒泡排序 int i,j; PCB temp; //先按到达时间排序 for (i=0;i<n-1;i++) { for (j=n-2;j>=i;j--) { if (pcb[j+1].ReachTime<pcb[j].ReachTime) { temp=pcb[j]; pcb[j]=pcb[j+1]; pcb[j+1]=temp; } } } //再按优先级进行排序 for (i=0;i<n-1;i++) { for (j=n-2;j>=i;j--) { if (pcb[j+1].priority>pcb[j].priority) { temp=pcb[j]; pcb[j]=pcb[j+1]; pcb[j+1]=temp; } } } if (pcb[0].state!='F') { pcb[0].state='R'; //将优先级最高的状态置为运行 } } void print() //打印 { int i; sort(); printf(" 进程名 优先级 到达时间 需要时间 已用时间 进程状态 "); for (i=0;i<n;i++) { printf("%8s%8d%8d%10d%10d%10c ",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].ReachTime,pcb[i].NeedTime,pcb[i].UsedTime,pcb[i].state); } } void attemper() //调度 { do{ if ((pcb[0].NeedTime-pcb[0].UsedTime)>pTime) { pcb[0].UsedTime+=pTime; //已用时间加时间片 pcb[0].priority--; //优先级减一 pcb[0].state='W'; } else { pcb[0].UsedTime=pcb[0].NeedTime;//已用时间等于需要时间 pcb[0].priority=-1000; //优先级置为零 pcb[0].state='F'; //完成进程，将状态置为完成 } print(); }while(pcb[0].state!='F'); } void main() { int i; n=0; //初始化进程数为0 printf("请设置当前进程的时间片大小:"); scanf("%d",&pTime); while(1) { menu(); printf(" 请选择输入 (0~2): "); scanf("%d",&i); switch(i)/*根据输入的i值不同选择相应操作*/ { case 1 : AddProcess(); print(); attemper(); break ; case 2 : print();break ; case 0: return; } } }
4. 运行结果及分析
一般必须配运行结果截图，结果是否符合预期及其分析。
（截图需根据实际，截取有代表性的测试例子）
运行结果：
四、 实验总结
总之，编写进程调度模拟程序的过程有（如解决实际问题）。从解决实际问题的角度，我们可以这样来看：首先要了解这个问题的基本要求，即输入、输出、完成从输入到输出的要求是什么；其次，从问题的要害入手，从前到后的解决问题的每个方面，即从输入开始入手，着重考虑如何从输入导出输出。在这个过程中，可确定所需的变量、数组、函数，然后确定处理的过程－－算法。可得出最后的结论，进而完成程序的编写。经过这次实验，我对进程调度有了深一步的了解，同时也初步了解了进程调度模拟程序的工作原理。总的来说这个实验不是很难，还有这个实验很有趣。