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？
作业相当于一个程序。 任务相当于整个程序中的一段段可以并发执行的代码。 进程其实就是任务。从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它由程序、数据和作业说明书组成。系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。
2
一个作业具备什么信息？
作业由三部分组成，即程序、数据和作业说明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程序。
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
由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块(job control block，JCB)的表格。该表格登记该作业所要求的资源情况、预计执行时间和执行优先级等。
4
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
先来先服务、轮转法、多级反馈队列列算法、优先级法、短作业优先法、最高响应
5
如何编程实现作业调度算法？
采用先来先服务（FCFS）调度算法，短作业优先 (SJF) 调度算法， 响应比高者优先(HRRN)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
单道FCFS算法：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> struct jcb{ char name[10]; //作业名 char status; //作业状态 double arrtime; //到达系统时间 double reqtime; //CPU所需时间 double startime; //开始时间 double finitime; //结束时间 double turntime; //周转时间 double Tatime,TAWtime; double prio; //作业响应比 }jobarr[24],jobfin[24],job[24],cunfang; int systime=0; int intarr,intfin,intjob; //作业到达个数，完成个数，未达到作业个数 int i; void paixu(){ int r,j; for(r=0;r<i;r++) { for(j=r+1;j<i;j++) if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime) { cunfang=jobarr[r]; jobarr[r]=jobarr[j]; jobarr[j]=cunfang; } } } void inser() { system("cls"); printf("第%lf个作业: ",i+1); printf("输入作业名:"); scanf("%s",jobarr[i].name); printf("到达系统时间:"); scanf("%lf",&jobarr[i].arrtime); printf("CPU所需时间:"); scanf("%lf",&jobarr[i].reqtime); printf(" "); i++; paixu(); } void delet() { int r; int q; char dlet[10]; printf("请输入要删除的name"); scanf("%s",dlet); for(r=0;r<i;r++) if(strcmp(jobarr[r].name,dlet)==0){ for(q=r;q<i;q++){ jobarr[q]=jobarr[q+1]; } i--; } } void SJF(){ int r,j; double sumTAtime = 0; double sumTAWtime = 0; double avgTAtime = 0; double avgTAWtime = 0; system("cls"); jobarr[0].finitime = jobarr[0].arrtime + jobarr[0].reqtime; jobarr[0].startime = jobarr[0].arrtime; for(r = 1; r < i; r++) { for(j = 1; j < i-1; j++) { if(jobarr[j].reqtime > jobarr[j+1].reqtime) { cunfang = jobarr[j]; jobarr[j] = jobarr[j+1]; jobarr[j+1] = cunfang; } } } for(r = 1; r < i; r++) { jobarr[r].startime = jobarr[r-1].finitime; jobarr[r].finitime = jobarr[r-1].finitime + jobarr[r].reqtime; } for(r = 0; r < i; r++) { jobarr[r].Tatime = jobarr[r].finitime - jobarr[r].arrtime; sumTAtime += jobarr[r].Tatime; jobarr[r].TAWtime = jobarr[r].Tatime / jobarr[r].reqtime; sumTAWtime += jobarr[r].TAWtime; } avgTAtime = sumTAtime / i; avgTAWtime = sumTAWtime / i; printf(" SJF算法作业序列表 "); printf("----------------------------------------------- "); printf(" 作业名 到达系统时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间"); for(r=0;r<i;r++){ printf(" "); printf("%s",jobarr[r].name); printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].startime); printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime); printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime); } printf(" 平均周转时间=%.2f", avgTAtime); printf(" 平均带权周转时间=%.2f ", avgTAWtime); } void FCFS(){ int r; double attime,wattime; system("cls"); jobarr[0].startime=1; jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime; jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime; attime=jobarr[0].turntime; wattime=jobarr[0].finitime; for(r=1;r<i;r++) { jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime + jobarr[r-1].arrtime;// jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime + jobarr[r].reqtime; jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime - jobarr[r].arrtime + jobarr[r].reqtime; attime=attime+jobarr[r].turntime; wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime; } attime=attime/((double)i); wattime=wattime/((double)i); printf(" FCFS算法作业序列表"); printf(" -------------------------------------------------------------"); printf(" 作业名 到达系统时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间"); for(r=0;r<i;r++){ printf(" "); printf("%s",jobarr[r].name); printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].startime); printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime); printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime); } printf(" 平均周转时间:%.2lf",attime); printf(" 平均带权周转时间:%.2lf ",wattime); } void HRRF() { int n, j,r; double sumTAtime = 0;//作业总周转时间 double sumTAWtime = 0;//作业总带权周转时间 double attime,wattime; system("cls"); jobarr[0].startime=1; jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime; jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime; attime=jobarr[0].turntime; wattime=jobarr[0].finitime; for(r=1;r<i;r++) { jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime + jobarr[r-1].arrtime;// jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime + jobarr[r].reqtime; jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime - jobarr[r].arrtime + jobarr[r].reqtime; attime=attime+jobarr[r].turntime; wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime; } attime=attime/((double)i); wattime=wattime/((double)i); for(r = 0; r < i; r++) { jobarr[r].Tatime = jobarr[r].finitime - jobarr[r].arrtime; sumTAtime += jobarr[r].Tatime; jobarr[r].TAWtime = jobarr[r].Tatime / jobarr[r].reqtime; sumTAWtime += jobarr[r].TAWtime; } for(n = 1; n <i; n++) { jobarr[n].prio = jobarr[n].Tatime / jobarr[n].reqtime; jobarr[n].finitime = jobarr[n-1].finitime + jobarr[n].reqtime; } for(r=0;r<i;r++) { for(j=r+1;j<i;j++) if(jobarr[r].prio>jobarr[j].prio) { cunfang=jobarr[r]; jobarr[r]=jobarr[j]; jobarr[j]=cunfang; } } printf(" 作业名 到达系统时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间"); for(r=0;r<i;r++){ printf(" "); printf("%s",jobarr[r].name); printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].startime); printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime); printf("%16.2lf",jobarr[r].Tatime); } printf(" "); printf(" 平均周转时间:%.2lf",attime); printf(" 平均带权周转时间:%.2lf ",wattime); } void suanfa(){ int xuanze=0; system("cls"); while(1){ printf("1.(FCFS)先来先服务调度算法 "); printf("2.(SJF)短作业优先调度算法 "); printf("3.(HRRF)最高响应比调度算法 "); printf("4.退出 "); printf("请选择算法:"); scanf(" %d",&xuanze); switch(xuanze){ case 1: FCFS(); break; case 2: SJF(); break; case 3: HRRF(); break; case 4: return 0; } } } void main() { int r; char top[10]; printf("作业个数:"); scanf("%d",&i); printf(" "); for(r=0;r<i;r++) { printf("第%d个作业: ",r+1); printf("输入作业名:"); scanf("%s",jobarr[r].name); printf("到达系统时间:"); scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime); printf("CPU所需时间:"); scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime); printf(" "); } paixu(); while(1){ system("cls"); printf("经按到达时间排序后，未达到队列是 "); printf(" 作业名 到达系统时间 CPU所需时间 "); for(r=0;r<i;r++) { printf("N %d",r+1); printf("%6s",jobarr[r].name); printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime); printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime); printf(" "); } printf(" 现在系统时间 0: "); printf(" Insert or Delete or Exit or Suanfa？(仅第一个大写字母)"); scanf("%s",top); if(strcmp(top,"E")==0) return; else if(strcmp(top,"I")==0) inser(); else if(strcmp(top,"D")==0) delet(); else if(strcmp(top,"S")==0) suanfa(); else continue; } }
五、总结
该次实验主要是理解了作业调度的原理，对实验调度有了更深一层的理解。