实验一、作业调度模拟程序实验
专业：商业软件工程 姓名：曾治业 学号：201406114235
一、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。
二、实验内容和要求
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？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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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 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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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？ |
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
三、 实验方法、步骤及结果测试
1. 源程序名：实验二.rar中源程序名 job.c
可执行程序名：job.exe
2. 原理分析及流程图
存储结构：结构体数组，文件读取；
主要算法：先来先服务算法（FCFS）；
最短作业优先算法（SJF）；
最高响应比算法（HRRF）；
关键函数：1. void InputData()//输入数据
1）. void HandworkInputData()//手工输入数据
2）. Pseudo_random_number()//伪随机数输入
3）. void FileInputtData()//文件读取
2. void InsertData()//插入数据
3. void DeleteData()//删除数据
4. void arithmeticmenu()//算法菜单
1）. void FCFS()//先来先服务FCFS
2）. void SJF()//最短作业优先算法SJF
3）. void HRRF()//最高响应比HRRF
3. 主要程序段及其解释：
1 void FCFS()//先来先服务FCFS 2 3 { 4 5 int i,j; 6 7 float arrtemp,reqtemp; 8 9 float sum=0,sum1=0; 10 11 char nametemp[10]; 12 13 //先找到到达系统时间为0的数据，把它放在第一位，因为系统会第一时间执行这个作业 14 15 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 16 17 { 18 19 if(job[i].arrtime==0) 20 21 { 22 23 arrtemp=job[0].arrtime; 24 25 reqtemp=job[0].reqtime; 26 27 strcpy(nametemp,job[0].jobname); 28 29 job[0].arrtime=job[i].arrtime; 30 31 job[0].reqtime=job[i].reqtime; 32 33 strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname); 34 35 job[i].arrtime=arrtemp; 36 37 job[i].reqtime=reqtemp; 38 39 strcpy(job[i].jobname,nametemp); 40 41 } 42 43 } 44 45 printf("**********先来先服务算法FCFS*************** "); 46 47 //从第二位开始根据系统运行时间的长短进行排序，此排序为升序 48 49 for(i=1;i<recordjobnum;i++) 50 51 { 52 53 for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) 54 55 { 56 57 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 58 59 { 60 61 arrtemp=job[i].arrtime; 62 63 reqtemp=job[i].reqtime; 64 65 strcpy(nametemp,job[i].jobname); 66 67 job[i].arrtime=job[j].arrtime; 68 69 job[i].reqtime=job[j].reqtime; 70 71 strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); 72 73 job[j].arrtime=arrtemp; 74 75 job[j].reqtime=reqtemp; 76 77 strcpy(job[j].jobname,nametemp); 78 79 } 80 81 } 82 83 } 84 85 86 87 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 88 89 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 90 91 printf(" %3s%12.2f%18.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 92 93 //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间 94 95 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 96 97 { 98 99 job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; 100 101 systime=job[i].finishtime; 102 103 job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; 104 105 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; 106 107 } 108 109 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 110 111 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 112 113 printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f ",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 114 115 116 117 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 118 119 { 120 121 sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和 122 123 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和 124 125 } 126 127 tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间 128 129 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间 130 131 printf(" 平均周转时间是=%.2f ",tim[recordATA].ATAtime); 132 133 printf("平均带权周转时间是=%.2f ",tim[recordATA].ATAWtime); 134 135 recordATA=recordATA+1; 136 137 systime=0; 138 139 } 140 141 142 143 void SJF()//最短作业优先算法SJF 144 145 { 146 147 int i,j; 148 149 float sum=0,sum1=0; 150 151 float arrtemp,reqtemp; 152 153 char nametemp[10]; 154 155 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 156 157 { 158 159 //先找到到达系统时间为0的数据，把它放在第一位，因为系统会第一时间执行这个作业 160 161 if(job[i].arrtime==0) 162 163 { 164 165 arrtemp=job[0].arrtime; 166 167 reqtemp=job[0].reqtime; 168 169 strcpy(nametemp,job[0].jobname); 170 171 job[0].arrtime=job[i].arrtime; 172 173 job[0].reqtime=job[i].reqtime; 174 175 strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname); 176 177 job[i].arrtime=arrtemp; 178 179 job[i].reqtime=reqtemp; 180 181 strcpy(job[i].jobname,nametemp); 182 183 } 184 185 } 186 187 printf("**********最短作业优先算法SJF************* "); 188 189 //从第二位开始根据系统运行时间的长短进行排序，此排序为升序 190 191 for(i=1;i<recordjobnum;i++) 192 193 { 194 195 for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) 196 197 { 198 199 if(job[i].reqtime>job[j].reqtime) 200 201 { 202 203 arrtemp=job[i].arrtime; 204 205 reqtemp=job[i].reqtime; 206 207 strcpy(nametemp,job[i].jobname); 208 209 job[i].arrtime=job[j].arrtime; 210 211 job[i].reqtime=job[j].reqtime; 212 213 strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); 214 215 job[j].arrtime=arrtemp; 216 217 job[j].reqtime=reqtemp; 218 219 strcpy(job[j].jobname,nametemp); 220 221 } 222 223 } 224 225 } 226 227 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 228 229 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 230 231 printf(" %4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 232 233 //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间 234 235 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 236 237 { 238 239 job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; 240 241 systime=job[i].finishtime; 242 243 job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; 244 245 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; 246 247 } 248 249 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 250 251 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 252 253 printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f ",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 254 255 256 257 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 258 259 { 260 261 sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和 262 263 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和 264 265 } 266 267 tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间 268 269 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间 270 271 printf(" 平均周转时间是:%f ",tim[recordATA].ATAtime); 272 273 printf("平均带权周转时间是:%f ",tim[recordATA].ATAWtime); 274 275 recordATA=recordATA+1; 276 277 systime=0; 278 279 } 280 281 282 283 void HRRF()//最高响应比HRRF 284 285 { 286 287 int i,j; 288 289 float arrtemp,reqtemp,hrrftemp; 290 291 float sum=0,sum1=0; 292 293 char nametemp[10]; 294 295 sort();//根据到达系统时间进行排序 296 297 printf(" 作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间 "); 298 299 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 300 301 printf(" %4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 302 303 //计算作业的最高响应比 304 305 for(i=1;i<recordjobnum;i++) 306 307 { 308 309 printf(" 作业名 最高响应比 "); 310 311 for(j=i;j<recordjobnum;j++) 312 313 { 314 315 job[j].hrrf=1+(job[j-1].reqtime-job[j].arrtime+job[j-1].arrtime)/job[j].reqtime; 316 317 printf("%4s%12.2f ",job[j].jobname,job[j].hrrf); 318 319 } 320 321 } 322 323 //根据最高响应比进行降序处理 324 325 for(i=1;i<recordjobnum;i++) 326 327 { 328 329 for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) 330 331 { 332 333 if(job[i].hrrf<job[j].hrrf) 334 335 { 336 337 arrtemp=job[i].arrtime; 338 339 reqtemp=job[i].reqtime; 340 341 strcpy(nametemp,job[i].jobname); 342 343 hrrftemp=job[i].hrrf; 344 345 job[i].arrtime=job[j].arrtime; 346 347 job[i].reqtime=job[j].reqtime; 348 349 job[i].hrrf=job[j].hrrf; 350 351 strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); 352 353 job[j].arrtime=arrtemp; 354 355 job[j].reqtime=reqtemp; 356 357 job[j].hrrf=hrrftemp; 358 359 strcpy(job[j].jobname,nametemp); 360 361 } 362 363 } 364 365 } 366 367 //计算作业到达系统的时间，作业周转时间，带权作业周转时间 368 369 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 370 371 { 372 373 job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; 374 375 systime=job[i].finishtime; 376 377 job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; 378 379 job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; 380 381 } 382 383 printf(" 作业名 作业到达时间 作业完成时间 运行时间 作业周转时间 带权作业周转时间 "); 384 385 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 386 387 printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f ",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); 388 389 390 391 for(i=0;i<recordjobnum;i++) 392 393 { 394 395 sum=sum+job[i].TAtime;//计算作业周转时间的总和 396 397 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//计算作业带权周转时间的总和 398 399 } 400 401 tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//计算该算法所需的平均周转时间 402 403 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//计算该算法所需的平均带权周转时间 404 405 printf(" 平均周转时间是=%.2f ",tim[recordATA].ATAtime); 406 407 printf("平均带权周转时间是=%.2f ",tim[recordATA].ATAWtime); 408 409 recordATA=recordATA+1; 410 411 systime=0; 412 413 }
- 4. 运行结果及分析
1.手动输入数据
2.文件写入数据
3.伪随机数输入
4.插入数据
5.删除数据
6.先来先服务算法（FCFS）
7.最短作业优先算法（SJF）
8.作业最高响应比（HRRF）
四、实验总结
这次的实验难度稍微比较大，因为这次的实验总的来说是考验我们对算法的了解，而这些算法又关乎我们系统中的作业调度，刚开始还是无从下手，待老师讲解了一些关于系统的作业调度算法后，就有了一些想法，所以，最终还是做出来了一点点的雏形。
从这次的实验中，我深刻了解到了系统对作业调度的一些认识。