实验二：作业调度模拟程序

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？	作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。
2	一个作业具备什么信息？	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。
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	单个作业使用结构体，多个作业使用队列。
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)算法。
5	如何编程实现作业调度算法？
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

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 
#define getjch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //申请空间 

struct jcb { /* 定义作业控制块PCB */ 
    char name[10]; //作业名 
    float needtime; /*运行时间*/ 
    float arrivetime;/*提交时刻*/ 
    struct jcb* link; 
}*ready=NULL,*wait=NULL,*p; //就绪队列和后备队列 

typedef struct jcb JCB; 

float Tc,Ti,Wi,T=0;/*完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量*/ 
float TiSum=0,WiSum=0;/*平均周转时间,带权平均周转时间*/ 
int k,num;//算法调度和作业数 
float r;/*响应比*/ 

void input(); /*输入作业信息*/ 
int space(); /* 返回就绪队列中作业的数目*/ 
void sort(); /*按提交时间排序*/ 
void disp(JCB *pr); /* 显示相应的作业*/ 
void disp_hrn(JCB *pr);/*显示高响应比作业*/ 
void running(); /*运行作业组*/ 
void destroy(); /* 撤销作业*/ 
void check(); /*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 


void input() /* 建立作业控制块函数*/ 
{ 
    int i; 
    printf("				欢迎使用作业调度算法程序!
");
    printf("				|***请选择调度算法***|
"); 
    printf("				|***1.先来先服务*****|
"); 
    printf("				|***2.最短作业优先***|
"); 
    printf("				|***3.响应比高者优先*|
"); 
    printf("				|********************|
");
    printf("请选择调度算法:"); 
    scanf("%d",&k); 
    printf("
 输入作业数量:"); 
    scanf("%d",&num); 
    for(i=0;i<num;i++) 
    { 
        printf("
 作业号[%d]:
",i+1); 
        p=getjch(JCB); 
        printf("输入作业名:"); 
        scanf("%s",p->name); 
        printf("输入提交时间:"); 
        scanf("%f",&p->arrivetime ); 
        printf("输入运行时间:"); 
        scanf("%f",&p->needtime); 
        printf("
"); 
        p->link=NULL; 
        sort(); 
    } 
} 


int space()/* 返回就绪队列中作业的数目*/ 
{ 
    int l=0; 
    JCB* pr=ready; 
    while(pr!=NULL) 
    { 
        l++; 
        pr=pr->link; 
    } 
    return(l); 
} 

void disp(JCB *pr) /*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/ 
{ 
    printf("
%10s	%10s	%10s
","作业名","运行时间","提交时刻"); 
    printf("%10s	%10.2f	%10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime); 
    printf("
"); 
} 

void disp_hrn(JCB *pr)/*建立作业显示函数,用于显示当前具有高响应比的作业*/ 
{ 
    printf("
%10s	%10s	%10s	%10s
","作业名","运行时间","提交时刻","响应比"); 
    printf("%10s	%10.2f	%10.2f	%10.2f",pr->name,pr->needtime, 
        pr->arrivetime,(1+(T-pr->arrivetime)/pr->needtime)); 
    printf("
"); 
} 


void destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/ 
{ 
    free(p); 
} 

void sort()/*按提交时间排序*/ 
{ 
    JCB *first,*second; 
    int ins=0; 
    if((wait==NULL)||(p->arrivetime<wait->arrivetime)) 
    { 
        p->link=wait; 
        wait=p; 
    } 
    else 
    { 
        first=wait; 
        second=first->link; 
        while(second!=NULL) 
        { 
            if(p->arrivetime<second->arrivetime) 
            { 
                p->link=second; 
                second=NULL; 
                first->link=p; 
                ins=1; 
            } 
            else 
            { 
                first=first->link; 
                second=second->link; 
            } 
        } 
        if(ins==0) 
            first->link=p; 
    } 
} 


void running()/*运行作业组*/ 
{ 
    printf("作业%s的开始运行时刻T:%4.2f
",p->name,T); 
    Tc=T+p->needtime; 
    T=Tc; 
    Ti=Tc-p->arrivetime; 
    Wi=Ti/(p->needtime); 
    printf("完成时刻Tc:%4.2f
",Tc); 
    printf("周转时间Ti:%4.2f
",Ti); 
    printf("带权周转时间Wi:%4.2f
",Wi); 
    TiSum+=Ti; 
    WiSum+=Wi; 
    destroy(); 
} 


void check()/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 
{ 
    JCB *first,*second,*fir,*p; 
    int ins=0; 
    if(wait!=NULL) 
    { 
        if((ready==NULL)&&(T<wait->arrivetime)) 
            T=wait->arrivetime; 
    } 
    first=wait; 
    while(first&&(T>=first->arrivetime)) 
    { 
        p=first; 
        first=first->link; 
        p->link=NULL; 
        if(ready==NULL) 
            ready=p; 
        else 
        { 
            fir=ready; 
            while(fir->link!=NULL) 
                fir=fir->link; 
            fir->link=p; 
        } 
    } 
    wait=first;//调整就绪队列与后备队列 
    switch(k) 
    { 
    case 1: break;//先来先服务调度算法 
    case 2://短作业优先调度算法 
        fir=ready; 
        ready=NULL; 
        while(fir!=NULL) 
        { 
            p=fir; 
            fir=fir->link; 
            p->link=NULL; 
            if((ready==NULL)||(p->needtime<ready->needtime)) 
            { 
                p->link=ready; 
                ready=p; 
            } 
            else 
            { 
                first=ready; 
                second=first->link; 
                while(second!=NULL) 
                { 
                    if(p->needtime<second->needtime) 
                    { 
                        p->link=second; 
                        second=NULL; 
                        first->link=p; 
                        ins=1; 
                    } 
                    else 
                    { 
                        first=first->link; 
                        second=second->link; 
                    } 
                } 
                if(ins==0) 
                    first->link=p; 
            } 
        } 
        break; 
    case 3: //高响应比优先调度算法 
        fir=ready; 
        ready=NULL; 
        while(fir!=NULL) 
        { 
            p=fir; 
            fir=fir->link; 
            p->link=NULL; 
            if((ready==NULL)||((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 
                >(1+((T-ready->arrivetime)/ready->needtime)))) 
            { 
                p->link=ready; 
                ready=p; 
            } 
            else 
            { 
                first=ready; 
                second=first->link; 
                while(second!=NULL) 
                { 
                    if((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 
                        >(1+((T-second->arrivetime)/second->needtime))) 
                    { 
                        p->link=second; 
                        second=NULL; 
                        first->link=p; 
                        ins=1; 
                    } 
                    else 
                    { 
                        first=first->link; 
                        second=second->link; 
                    } 
                } 
                if(ins==0) 
                    first->link=p; 
            } 
        } 
        break; 
    } 
} 

main() /*主函数*/ 
{ 
    int len; 
    char ch; 
    JCB *pr; 
    input(); 
    T=wait->arrivetime; 
    check(); 
    len=space(); 
    while((len!=0)&&(ready!=NULL)) 
    { 
        system("pause"); 
        if(ready!=NULL) 
        { 
            printf("
就绪队列如下:"); 
            pr=ready; 
            while(pr!=NULL) 
            { 
                if(k==3) 
                    disp_hrn(pr); 
                else 
                    disp(pr); 
                pr=pr->link; 
            } 
        } 
        else 
            printf("就绪队列为空!"); 
        if(wait!=NULL) 
        { 
            printf("
后备队列如下:"); 
            pr=wait; 
            while(pr!=NULL) 
            { 
                disp(pr); 
                pr=pr->link; 
            } 
        } 
        else 
            printf("后备队列为空!
"); 
        p=ready; 
        ready=p->link; 
        p->link=NULL; 
        running(); 
        check(); 
        len=space(); 
    } 
    printf("
该作业组的平均周转时间:%4.2f
",TiSum /num); 
    printf("该作业组的带权平均周转时间:%4.2f
",WiSum/num); 
    ch=getchar(); 
}

代码截图：

五、实验总结

在这次的实验里面，一开始自己完全不知道该怎么入手，自己对这几种调度方法还是混乱了，不过要编写模拟调度方法程序，我内心是崩溃的！思路是很混乱的，经过老师和同学耐心解释下，终于懂了。