【操作系统】实验二 作业调度模拟程序

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？
2	一个作业具备什么信息？
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
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
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？

 

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：

        

实验效果图：

源代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
       char name[10];//作业名
       float arrtime;//提交时间    
       float waitTime;//等待时间
       float startTime;//开始时间
       float reqtime;//运行时间         
      float finishTime;//完成时间
      float TAtime,TAWtime; //周转时间,带权周转时间
      float rp;//响应比
  };
  
  
  jcb order[100];
  
  void suanfa(int i,int y)
  {
      float aveTAtime,aveTAWtime;     //aveTAtime为平均周转时间,aveTAWtime为平均带权周转时间
      float numTA=0,numTAW=0;         //numTA记录周转时间总和，numTAW记录带权周转时间总和
      for(i=0;i<y;i++)
      {     
          order[0].startTime=order[0].arrtime;            //初始化开始时间                  
         order[i].finishTime=order[i].startTime+order[i].reqtime;  //作业结束时间
          order[i+1].startTime=order[i].finishTime;       //下一个作业的开始时间
          order[i].waitTime=order[i].startTime-order[i].arrtime;    //作业等待时间
          order[i].TAtime=order[i].finishTime-order[i].arrtime;     //计算周转时间
          order[i].TAWtime=order[i].TAtime/order[i].reqtime;        //计算带权周转时间
          numTA+=order[i].TAtime;
          numTAW+=order[i].TAWtime;
      }   
      aveTAtime=numTA/y;              //平均周转时间
     aveTAWtime=numTAW/y;             //平均带权周转时间
      printf("作业名 提交时间 开始时间 运行时间 结束时间 等待时间 周转时间 带权周转时间
");
     for(i=0;i<y;i++)
          printf("%s	%.2f	%.2f	%4.2f	%6.2f	%7.2f	%7.2f	%8.2f

",order[i].name,order[i].arrtime,order[i].startTime,order[i].reqtime,order[i].finishTime,order[i].waitTime,order[i].TAtime,order[i].TAWtime);
        // printf("%s	%f	%f	%f	%f	%f	%f	%f

",order[i].name,order[i].arrtime,order[i].startTime,order[i].reqtime,order[i].finishTime,order[i].waitTime,order[i].TAtime,order[i].TAWtime);
     printf("平均周转时间为：");
   printf("%.2f

",aveTAtime);
     printf("平均带权周转时间为：");
     printf("%.2f

",aveTAWtime);
 }
 
 void sort(float p,char *h,int i,int j)     //设置一个用来排序的函数
 {   
      strcpy(h,order[i].name);
      strcpy(order[i].name,order[j].name);
      strcpy(order[j].name,h);
 
      p=order[i].arrtime;
      order[i].arrtime=order[j].arrtime;
      order[j].arrtime=p;

      p=order[i].reqtime;
     order[i].reqtime=order[j].reqtime;
     order[j].reqtime=p;
 
     p=order[i].startTime;
     order[i].startTime=order[j].startTime;
    order[j].startTime=p;
 
     p=order[i].finishTime;
     order[i].finishTime=order[j].finishTime;
     order[j].finishTime=p;
 }
 
 void FCFS(int y)         //先来先服务算法
 { 
     float p;
     int i,j;
     char h[100];
     for(i=0;i<y;i++)
     {
           for(j=i+1;j<y;j++)
           {
              if(order[i].arrtime>order[j].arrtime)
              {
                sort(p,h,i,j);
              }
           }
     }
      suanfa(i,y);
 }
 
 void SJF(int y)               //短作业优先算法
 {
     float p;
     int i,j;
     char h[100];
    for(i=0;i<y;i++)          //先提交的作业先运行，后面来的作业再比较运行时间长短
     {
           for(j=i+1;j<y;j++)
           {
             if(order[i].arrtime>order[j].arrtime)           //按提交时间来排序作业
             {
                sort(p,h,i,j);
              }
           }
     }
     for(i=1;i<y;i++)
     {
          for(j=i+1;j<y;j++)
         {
              if(order[i].reqtime>order[j].reqtime)            //比较后面来的作业的运行时间
             {
                  sort(p,h,i,j);
              }
         }
     }
     suanfa(i,y);
 }
 
 void HRRN(int y)            //响应比高者优先算法
{
     int i,j;
    float aveTAtime,aveTAWtime,p;
     char h[100];
     for(i=0;i<y;i++)           //先提交的作业先运行，后面来的作业再比较响应比的大小
     {
          for(j=i+1;j<y;j++)
           {
              if(order[i].arrtime>order[j].arrtime)         //先把作业按提交时间来排序
              {
               sort(p,h,i,j);
              }
          }
    }
    for(i=0;i<y;i++)
    {    
        order[0].startTime=order[0].arrtime;
         order[i].finishTime=order[i].startTime+order[i].reqtime;    //结束时间    
         order[i+1].startTime=order[i].finishTime;
        order[i].waitTime=order[i].startTime-order[i].arrtime;      //等待时间
        order[i].TAtime=order[i].finishTime-order[i].arrtime;          //周转时间
         order[i].rp=order[i].TAtime/order[i].reqtime;     //响应比
     }   
    for(i=1;i<y;i++)
    {
          for(j=i+1;j<y;j++)
         {
            if(order[i].rp<order[j].rp)        //比较后面来的作业的响应比
             {
                 sort(p,h,i,j);
                  p=order[i].rp;
                  order[i].rp=order[j].rp;
                  order[j].rp=p;
              }
           }
     } 
     suanfa(i,y);
     for(i=1;i<y;i++)
     {
         printf("%s的响应比为：%.2f
",order[i].name,order[i].rp);
     }
 }


 void read(){
     int i=0;
     int x,y;
     printf("	-----------------请选择作业调度算法------------------

");
     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
		4:退出程序
");
     printf("
请选择算法：");
      scanf("%d",&i);
     if(i==4)
     {
       exit(0);
     }
     if(i<=0||i>3)   //判断算法是否选择正确
     {
         printf("输入有误，请重新输入
");
         printf("请重新选择算法：");
         scanf("%d",&i);
     }
     printf("请输入作业个数：");
     scanf("%d",&y);
     for(i=0;i<y;i++)
     {
         printf("
第%d个作业：",i+1);
         printf("
输入作业名：");
        scanf("%s",&order[i].name);
         printf("提交作业时间：");
         scanf("%f",&order[i].arrtime);
         printf("CPU运行所需时间：");
         scanf("%f",&order[i].reqtime);
     }
 
     
     if(i==1)
     {
       FCFS(y);
     }
     else if(i==2)
    {
        SJF(y);
     }
    else if(i==3)
     {
       HRRN(y);
    }
    
 }
 
 int main()
 {
     int i;
     for(i=0;i<100;i++){
       read();
     }
     return 0;
 }