[操作系统]实验三 进程调度模拟程序

实验三进程调度模拟程序

专业：商软一班   姓名：黄冠锋 学号：201406114134

1.实验目的和要求

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。 

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。

2.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。

3. 实验环境

可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB等可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。

4.实验原理及核心算法参考程序段

     动态优先数（优先数只减不加）：

源代码：

#include "stdio.h"
#include "conio.h"
#include <stdlib.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
#define NULL 0

struct pcb{ /*定义进程控制块pcb */
    char name[10];
    char state;
    int super;
    int ntime;
    int rtime;
    struct pcb* link;
}
*q=NULL,*p;
typedef struct pcb PCB;

void sort()    /*建立对进程进行优先级排列函数*/
{
    PCB *first,*second;
    int i=0;
    if((q==NULL)||((p->super)>(q->super))) /*优先数最大者插入队首*/
    {
        p->link=q;
        q=p;
    }
    else           /*进程比较优先级，插入适当的位置中*/
    {
        first=q;
        second=first->link;
        while(second!=NULL)
        {
            if((p->super)>(second->super)) /*若插入进程比当前进程优先数大，插入到当前进程前面*/
            {
                p->link=second;
                first->link=p;
                second=NULL;
                i=1;
            }
            else /*插入进程优先数最低，则插入到队尾*/
            {
                first=first->link;
                second=second->link;
            }
        }
        if(i==0) first->link=p;
    }
}

void input()   /*建立进程控制块函数*/
{
    int i,num; 
    printf("
 请输入进程数：");
    scanf("%d",&num);
    for(i=0;i<num;i++)
    {
        printf("
 请输入进程号No.%d:
",i);
        p=getpch(PCB);
        printf("
 请输入进程名：");
        scanf("%s",p->name);
        printf("
 请输入进程优先数：");
        scanf("%d",&p->super);
        printf("
 请输入进程运行时间：");
        scanf("%d",&p->ntime);
        printf("
");
        p->rtime=0;p->state='w';
        p->link=NULL;
        sort();
    }
}

int len()
{
    int l=0;PCB* pr=q;
    while(pr!=NULL)
    {
        l++;
        pr=pr->link;
    }
    return(l);
}

void show(PCB* pr)  /*建立进程显示函数，用于显示当前进程*/
{
    printf("
 qname 	 state 	 super 	 ndtime 	runtime 
");
    printf("|%s	",pr->name);
    printf("|%c	",pr->state);
    printf("|%d	",pr->super);
    printf("|%d	",pr->ntime);
    printf("|%d	",pr->rtime);
    printf("
");
}

void check() /*建立进程查看函数*/
{
    PCB* pr;
    printf("
 当前正在运行的进程是：%s",p->name); /*显示当前运行进程*/
    show(p);
    pr=q;
    printf("
 当前就绪队列状态为：
"); /*显示就绪队列状态*/
    while(pr!=NULL)
    {
        show(pr);
        pr=pr->link;
    }
}

void destroy() /*建立进程撤销函数（进程运行结束，撤销进程）*/
{
     printf("
 进程[%s]已完成.
",p->name);
     free(p);
}

 void running() /*建立进程就绪函数（进程运行时间到，置就绪状态）*/
{
     (p->rtime)++;
     if(p->rtime==p->ntime)
         destroy();
     else
     {
         (p->super)--;
         p->state='w';
         sort();
     }
}

void main()
{
    int length,h=0;
    char ch;
    input();
    length=len();
    while((length!=0)&&(q!=NULL))
    {
     ch=getchar();
     h++;
     printf("
 The execute number:%d 
",h);
     p=q;
     q=p->link;
     p->link=NULL;
     p->state='R';
     check();
     running();
     printf("
 按任一键继续......");
     ch=getchar();
    }
    printf("

 进程已完成.
");
    ch=getchar();

}

运行结果：

5. 实验总结

    通过这次实验我觉得我还是在对C语言的使用尤其是在编写代码方面很欠缺，在老师和网上搜集资料后，经过多次修改程序，最终得以运行，解决了用动态优先级在方法实现进程调度模拟算法。在编写和调试的过程中，我明白了有些问题是无法预料的，这就需要通过自己的不断分析得出问题的解决方案。