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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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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。而且，在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。也就是说，批处理系统以作业为单位把程序和数据调入内存以便执行。 |
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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。否则将不成为作业。 |
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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 |
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。从而，操作系统通过该表了解到作业要求，并分配资源和控制作业中程序和数据的编译、链接、装入和执行等。 |
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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 |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
分析各种调度算法，理解算法过程，利用先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法编程实现 |
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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？ |
输入：读取文件的方式 输出：以二维表关系的形式输出 |
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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、实验代码：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<time.h> struct jcb{ char name[10]; //作业名 char status; //作业状态 double arrtime; //作业到达时间 double reqtime; //作业要求时间 double startime; //作业开始时间 double finitime; //作业完成时间 double turntime; //作业周转时间 float Tatime,TAWtime; float prio; }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; int r; //排序 void rank(int flag){ int j; for(r=0;r<flag;r++) { for(j=r+1;j<flag;j++) if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime) { cunfang=jobarr[r]; jobarr[r]=jobarr[j]; jobarr[j]=cunfang; } } } //先来先服务算法 void FCFS(int flag) { int r; double attime,wattime; jobarr[0].startime=0; 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<flag;r++) { jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime; jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime+jobarr[r].reqtime; jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime-jobarr[r].arrtime+jobarr[r].reqtime; attime+=jobarr[r].turntime; wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime; } attime=attime/((double)flag); wattime=wattime/((double)flag); 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=1;r<flag;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); printf("-------------------------------------------------------------------------------- "); } //插入 void inser() { printf("第%d个作业: ",i+1); printf("输入作业名:"); scanf("%s",jobarr[i].name); printf("作业到达时间:"); scanf("%d",&jobarr[i].arrtime); printf("作业要求服务时间:"); scanf("%d",&jobarr[i].reqtime); printf(" "); i++; rank(i); } //删除 void delet() { int q; char remove[10]; printf("请输入要删除的作业名: "); scanf("%s",remove); for(r=0;r<i;r++) if(strcmp(jobarr[r].name,remove)==0){ for(q=r;q<i;q++){ jobarr[q]=jobarr[q+1]; } i--; } } //输入作业信息 void input() { 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("到达时间:"); scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime); printf("要求服务时间:"); scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime); printf(" "); } } //输出作业信息 void output() { int num,m; while(1){ printf("经按到达时间排序后，未达到队列是 "); printf(" name artime rqtime "); for(r=0;r<i;r++) { printf("N %d",r+1); printf(" %s",jobarr[r].name); printf(" %.2lf",jobarr[r].arrtime); printf(" %.2lf",jobarr[r].reqtime); printf(" "); } printf(" 现在系统时间 0: "); printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成) "); scanf("%d",&m); switch(m) { case 1: FCFS(i); break; case 2: break; } printf(" 1.插入 2.删除 3.退出？ "); printf("请选择："); scanf("%d",&num); if(num==1) inser(); else if(num==2) delet(); else if(num==3) return; else continue; } } //读取文件的数据 void ReadFile() { int m; int i=1; int flag=0; FILE *fp; //定义文件指针 fp=fopen("3.txt","r"); //打开文件 if(fp==NULL) { printf("File open error ! "); exit(0); } printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%lf%lf",&jobarr[i].name,&jobarr[i].arrtime,&jobarr[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 i++; flag=i; }; rank(i); for(i=1;i<flag;i++) printf(" %s %.2lf %.2lf",jobarr[i].name,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime); //输出到屏幕 printf(" "); printf(" "); if(fclose(fp)) //关闭文件 { printf("Can not close the file ! "); exit(0); } printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成) "); scanf("%d",&m); switch(m) { case 1: FCFS(i); break; case 2: break; } printf(" "); //printf(""); } //伪随机数产生器 void Pseudo_random_number() { int i,n,m; srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。 //输入作业数 n=rand()%13+5; for(i=1; i<=n; i++) { //jobarr[i].name=i; //作业到达时间 jobarr[i].arrtime=rand()%29+1; //作业运行时间 jobarr[i].reqtime=rand()%7+1; } rank(i); printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); for(i=1; i<=n; i++) { printf(" job%2d %11.2lf %.2lf",i,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime); } printf(" "); printf("请选择算法：1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成) "); scanf("%d",&m); switch(m) { case 1: FCFS(i); break; case 2: break; } printf(" "); } void main() { int num; while(1) { printf("----------------------------------------------------------------------------- "); printf("请选择读取作业的方式：1.文件读取 2.手动输入 3.伪随机数随机产生 "); printf("----------------------------------------------------------------------------- "); printf("请选择："); scanf("%d",&num); switch(num) { case 1: ReadFile(); break; case 2: input(); rank(i); output(); break; case 3: Pseudo_random_number(); break; } } }
