【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

1.    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。

0．

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）：

        

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define Max 100
typedef struct pcb
{
    char name[Max];  //进程名
    int priority;    //优先级
    int arrtime;     //到达时间
    int needtime;    //需要运行时间
    int usedtime;    //已用时间
    char state;      //进程状态
}PCB;
PCB pcb[Max];
 
int n=1;
int pTime;  //时间片
char SelectMenu();
void Input();
void Sort();
void Print();
void Attemper();
 
char SelectMenu()
{
    char select;
    printf("	  选择菜单：");
    printf("
	1.添加并调度进程");
    printf("
	2.打印进程");
    printf("
	3.退出");
    printf("

请输入你的选择(1--3):");
    do{
        select=getchar();
    }while(select!='1'&&select!='2'&&select!='3');
    return select;
}
void main()
{
    int choice;
    n=1;
    choice=SelectMenu();
    do{
        if(choice=='1')
        {
            printf("                       
");
            printf("请设置时间片的大小:");
            scanf("%d",&pTime);
            Input();
            Print();
            Attemper();
        }
        if(choice=='2')
        {
            Print();
        }
        if(choice=='3')
        {
            return;
        }
        choice=SelectMenu();
    }while(1);
}
void Input()
{
    int a;
    printf("请输入进程个数:");
    scanf("%d",&a);
    do{
        printf("
---请输入第%d个进程进程---
",n);
        printf("
进程名:");
        scanf("%s",pcb[n].name);
        printf("进程优先级:");
        scanf("%d",&pcb[n].priority);
        printf("进程需要的时间:");
        scanf("%d",&pcb[n].needtime);
        pcb[n].arrtime=n;
        pcb[n].usedtime=0;
        pcb[n].state='W';
        n++;
    }while(n<=a);
}
void Sort()
{
    int i,j;
    PCB temp;
    for(i=0;i<n-1;i++)         //按照到达时间排序
    {
        for(j=n-2;j>=i;j--)
        {
            if(pcb[j+1].arrtime<pcb[j].arrtime)
            {
                temp=pcb[j];
                pcb[j]=pcb[j+1];
                pcb[j+1]=temp;
            }
        }
    }
     
    for(i=0;i<n-1;i++)      //按照优先级排序
    {
        for(j=n-2;j>=i;j--)
        {
            if(pcb[j+1].priority>pcb[j].priority)
            {
                temp=pcb[j];
                pcb[j]=pcb[j+1];
                pcb[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    if(pcb[0].state!='F')
    {
        pcb[0].state='R';
    }
}
void Print()
{
    int i;
    Sort();
    printf("
   进程名    优先级  到达时间  需要时间    已用时间   进程状态 
");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%8s%8d %8d %10d %10d %10c
",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].arrtime,pcb[i].needtime,pcb[i].usedtime,pcb[i].state);
    }
}
void Attemper()
{
    do{
        if((pcb[0].needtime-pcb[0].usedtime)>pTime)   //判断进程剩余的运行时间是否大于时间片
        {
            pcb[0].usedtime+=pTime;
            pcb[0].priority--;
            pcb[0].state='W';
        }
        else                       //已完成的进程
        {
            pcb[0].usedtime=pcb[0].needtime;
            pcb[0].priority=-1;
            pcb[0].state='F';
        }
        Print();
    }while(pcb[0].state!='F');
}

运行结果：