实验二、作业调度模拟程序
专业:商业软件工程 姓名:黄冠锋 学号:201406114134
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。
二、实验内容
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? |
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2 |
一个作业具备什么信息? |
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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 |
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4 |
操作系统中,常用的作业调度算法有哪些? |
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5 |
如何编程实现作业调度算法? |
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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? |
|
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、 主要程序和运行结果
FCFS:
void FCFS(struct jcb temp[24],int count)//先到先服务算法 { int i=0; float averageruntime=0; float averageruntimerun=0; sort(temp,count); temp[i].startime =temp[i].arrtime; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime=temp[i].TAtime; averageruntimerun=temp[i].TAWtime; for(i=1;i<count;i++) { temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime+=temp[i].TAtime; averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; } printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); for(i=0;i<count;i++) { printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); } printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); }
SJF:
void SJF(struct jcb temp[24],int count)//短作业优先算法 { int i=0,j; struct jcb t; float averageruntime=0; float averageruntimerun=0; sort(temp,count); temp[i].startime =temp[i].arrtime; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime=temp[i].TAtime; averageruntimerun=temp[i].TAWtime; for(i=1;i<count-1;i++) { for(j=i+1;j<count;j++) { if(temp[j].reqtime< temp[i].reqtime) { t=temp[j]; temp[j]=temp[i]; temp[i]=t; } } } for(i=1;i<count;i++) { temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime+=temp[i].TAtime; averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; } printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); for(i=0;i<count;i++) { printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); } printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); }
HRRN:
void HRRN(struct jcb temp[24],int count)//响应比高者优先算法 { int i=0,j; struct jcb t; float averageruntime=0; float averageruntimerun=0; sort(temp,count); temp[i].startime =temp[i].arrtime; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime; temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime=temp[i].TAtime; averageruntimerun=temp[i].TAWtime; for(i=1;i<count;i++) { temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; } for(i=1;i<count-1;i++) { for(j=i+1;j<count;j++) { if(temp[j].rp< temp[i].rp) { t=temp[j]; temp[j]=temp[i]; temp[i]=t; } } } for(i=1;i<count;i++) { temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; averageruntime+=temp[i].TAtime; averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; } printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); for(i=0;i<count;i++) { printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); } printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); }
五、 实验总结
通过这次编写作业调度程序实验,让我充分地了解到系统是如何处理运行作业的,以及加深了对作业调度算法的理解。
全部代码:
1 #include<stdio.h> 2 #include<ctype.h> 3 #include<string.h> 4 #include <stdlib.h> 5 #include <time.h> 6 #include<iostream> 7 using namespace std; 8 9 struct jcb 10 { 11 char name[10];//作业名 12 char status; 13 14 15 int arrtime;//到达时间 16 int reqtime;//要求服务时间 17 int startime;//调度时间 18 int finitime;//完成时间 19 float waittime;//等待时间 20 float TAtime,TAWtime;//周转时间 带权周转时间 21 float rp; 22 }jobarr[24],jobfin[24],job[24]; 23 24 int ReadFile() 25 { 26 int m=0; 27 int i=0; 28 FILE *fp; //定义文件指针 29 fp=fopen("3.txt","r"); //打开文件 30 if(fp==NULL) 31 { 32 printf("File open error ! "); 33 // exit(0); 34 } 35 printf(" id 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 36 while(!feof(fp)) 37 { 38 fscanf(fp,"%s%d%d",job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 39 printf(" %3s%12d%15d ",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //输出到屏幕 40 i++; 41 }; 42 if(fclose(fp)) //关闭文件 43 { 44 printf("Can not close the file ! "); 45 // exit(0); 46 } 47 m=i-1; 48 return m; 49 50 } 51 int Pseudo_random_number() 52 { 53 int i,n; 54 srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子,用来初始化rand()的起始值。 55 //输入作业数 56 n=rand()%23+5; 57 for(i=0; i<=n; i++) 58 { 59 // job[i].name=i; 60 sprintf(job[i].name,"%d",i); 61 //作业到达时间 62 job[i].arrtime=rand()%29+1; 63 //作业运行时间 64 job[i].reqtime=rand()%7+1; 65 } 66 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间"); // id 67 for(i=0; i<=n; i++) 68 { 69 printf(" %-d%12d%15d",i+1,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //%3d ,job[i].name 70 } 71 printf(" "); 72 return n; 73 } 74 int own_input() 75 { 76 int count,i; 77 printf("请输入作业个数:"); 78 scanf("%d",&count); 79 for(i=0;i<count;i++) 80 { 81 printf("第%d个作业: ",i+1); 82 printf("输入作业名:"); 83 scanf("%s",job[i].name); 84 printf("到达时间:" ); 85 scanf("%d",&job[i].arrtime); 86 printf("要求服务时间:"); 87 scanf("%d",&job[i].reqtime ); 88 printf(" "); 89 } 90 return count; 91 } 92 void sort(struct jcb temp[24],int count) 93 { 94 int i,j; 95 struct jcb t; 96 for(i=0;i<count-1;i++) //按进程到达时间的先后排序 97 { //如果两个进程同时到达,按在屏幕先输入的先运行 98 for(j=i+1;j<count;j++) 99 { 100 if(temp[j].arrtime< temp[i].arrtime) 101 { 102 t=temp[j]; 103 temp[j]=temp[i]; 104 temp[i]=t; 105 } 106 107 } 108 } 109 110 } 111 void FCFS(struct jcb temp[24],int count)//先到先服务算法 112 { 113 int i=0; 114 float averageruntime=0; 115 float averageruntimerun=0; 116 sort(temp,count); 117 temp[i].startime =temp[i].arrtime; 118 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 119 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 120 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 121 averageruntime=temp[i].TAtime; 122 averageruntimerun=temp[i].TAWtime; 123 for(i=1;i<count;i++) 124 { 125 temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; 126 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 127 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 128 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 129 averageruntime+=temp[i].TAtime; 130 averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; 131 } 132 printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); 133 for(i=0;i<count;i++) 134 { 135 printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); 136 } 137 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); 138 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); 139 } 140 141 void SJF(struct jcb temp[24],int count)//短作业优先算法 142 { 143 144 int i=0,j; 145 struct jcb t; 146 float averageruntime=0; 147 float averageruntimerun=0; 148 sort(temp,count); 149 temp[i].startime =temp[i].arrtime; 150 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 151 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 152 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 153 averageruntime=temp[i].TAtime; 154 averageruntimerun=temp[i].TAWtime; 155 for(i=1;i<count-1;i++) 156 { 157 for(j=i+1;j<count;j++) 158 { 159 if(temp[j].reqtime< temp[i].reqtime) 160 { 161 t=temp[j]; 162 temp[j]=temp[i]; 163 temp[i]=t; 164 } 165 } 166 } 167 for(i=1;i<count;i++) 168 { 169 temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; 170 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 171 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 172 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 173 averageruntime+=temp[i].TAtime; 174 averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; 175 } 176 printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); 177 for(i=0;i<count;i++) 178 { 179 printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); 180 } 181 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); 182 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); 183 } 184 185 void HRRN(struct jcb temp[24],int count)//响应比高者优先算法 186 { 187 int i=0,j; 188 struct jcb t; 189 float averageruntime=0; 190 float averageruntimerun=0; 191 sort(temp,count); 192 temp[i].startime =temp[i].arrtime; 193 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 194 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 195 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 196 temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime; 197 temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 198 averageruntime=temp[i].TAtime; 199 averageruntimerun=temp[i].TAWtime; 200 for(i=1;i<count;i++) 201 { 202 temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; 203 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 204 temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime; 205 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 206 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 207 temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 208 } 209 for(i=1;i<count-1;i++) 210 { 211 for(j=i+1;j<count;j++) 212 { 213 if(temp[j].rp< temp[i].rp) 214 { 215 t=temp[j]; 216 temp[j]=temp[i]; 217 temp[i]=t; 218 } 219 220 } 221 } 222 for(i=1;i<count;i++) 223 { 224 temp[i].startime =temp[i-1].finitime ; 225 temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ; 226 temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ; 227 temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime; 228 averageruntime+=temp[i].TAtime; 229 averageruntimerun+=temp[i].TAWtime; 230 } 231 printf("作业名 到达时间 开始时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 "); 232 for(i=0;i<count;i++) 233 { 234 printf("N%d %s %d %d %d %d %0.2f %0.2f ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime ); 235 } 236 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntime/count); 237 printf("平均周转时间是:%0.2f ",averageruntimerun/count); 238 } 239 240 int main() 241 { 242 int i,count,select,s,sel; 243 printf("************************************ "); 244 printf(" 1.调用文本写入数据 "); 245 printf(" 2.调用伪随机数的产生数据 "); 246 printf(" 3.调用自己输入模拟数据 "); 247 printf("************************************ "); 248 printf("请选择菜单项: "); 249 scanf("%d",&s); 250 if(s==1) 251 ReadFile(); 252 else if(s==2) 253 Pseudo_random_number(); 254 else if(s==3) 255 own_input(); 256 printf("作业的数目:"); 257 scanf("%d",&count); 258 do{ 259 printf("-----------------请选择作业调度算法------------------ "); 260 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 "); 261 printf("请选择:"); 262 scanf("%d",&select); 263 264 while(select<1||select>3) 265 { 266 printf("输入有误,请重新输入:"); 267 scanf("%d",&select); 268 269 } 270 printf(" 经按到达时间排序后,未达到队列是 "); 271 printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间 "); 272 for(i=0;i<count;i++) 273 { 274 printf("N%d %s %d %d ",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime); 275 } 276 277 278 if(select==1) 279 { 280 printf("------先来先服务 (FCFS) 调度算法------ "); 281 FCFS(job,count); 282 283 } 284 else if(select==2) 285 { 286 printf("------短作业优先 (SJF)调度算法------ "); 287 SJF(job,count); 288 289 } 290 else if(select==3) 291 { 292 printf("------响应比高者优先 (HRRN)调度算法------ "); 293 HRRN(job,count); 294 295 } 296 printf("1.继续作业调度算法 0.结束 "); 297 printf("请选择1或0:"); 298 scanf("%d",&sel); 299 }while(sel==1); 300 301 return 0; 302 }