实验三 进程调度模拟实验

13物联网      201306104107      黄鸿佳

1. 目的和要求

实验目的   13物联网      201306104107      黄鸿佳

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。

实验要求

设计一个有 N（N不小于5）个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：“时间片轮转法”调度算法对N个进程进行调度。 

 

2. 实验内容

完成两个算法(简单时间片轮转法、多级反馈队列调度算法)的设计、编码和调试工作，完成实验报告。

 

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) 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。

3) 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。

4) 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，应把它插入就绪队列等待下一次调度。

5) 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。 

 

3. 实验原理及核心算法 

“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。

 

(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。 

 

源代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#define getpch(type)(type*)malloc(sizeof(type))
#define NULL 0

struct pcb{   //定义进程控制块PCB
    char name[10];   //进程名
    char state;   //状态
    int priority;   //优先级
    int needtime;   //运行所需时间
    int rtime;   //到达时间
    struct pcb* link;
}*ready=NULL,*p;
typedef struct pcb PCB;
sort()    //建立对进程进行优先级排列顺序
{
    PCB *first,*second;
    int insert=0;
    if((ready==NULL)||((p->priority)>(ready->priority)))  //优先级最大者，插入队首
    {
        p->link=ready;
        ready=p;
    }
    else   //进程比较优先级，插入适当的位置中
    {
        first=ready;
        second=first->link;
        while(second!=NULL)
        {
            if((p->priority)>(second->priority))  //若插入进程比当前进程优先数大，插入到当前进程前面
            {
                p->link=second;
                first->link=p;
                second=NULL;
                insert=1;
            }
            else   //插入进程优先数最低，则插入到队尾
            {
                first=first->link;
                second=second->link;
            }
        }
        if(insert==0)
            first->link=p;
    }
}
input()   //建立进程控制块函数
{
    int i,num,t;
    printf("\n 请输入进程数：");
    scanf("%d",&num);
       printf("请输入时间片大小t:");
    scanf("%d",&t);
    for(i=0;i<num;i++)
    {
        printf("\n 进程号No.%d:\n",i);
        p=getpch(PCB);
        printf("\n 输入进程名：");
        scanf("%s",p->name);

        printf("\n 输入进程优先数：");
        scanf("%d",&p->priority);
        printf("\n 输入进程运行时间：");
        scanf("%d",&p->needtime);
        printf("\n");
        p->rtime=0;
        p->state='W';
        p->link=NULL;
        sort();   //调用sort函数
    }
}

int space()
{
    int l=0;
    PCB *pr=ready;
    while(pr!=NULL)
    {
        l++;
        pr=pr->link;
    }
    return(l);
}
disp(PCB *pr)   //建立进程显示函数，用于显示当前进程
{
    printf("\n name\t state\t priority\t needtime\t runtime \n");
    printf(" %s\t",pr->name);
    printf("  %c\t",pr->state);
    printf("   %d\t\t",pr->priority);
    printf("   %d\t\t",pr->needtime);
    printf("   %d\t",pr->rtime);
    printf("\n");
}
check()   //建立进程查看函数
{
    PCB *pr;
    printf("\n 当前正在运行的进程是：%s",p->name);   //显示当前运行进程
    disp(p);
    pr=ready;
    printf("\n 当前就绪队列状态为：\n");   //显示就绪队列状态
    while(pr!=NULL)
    {
        disp(pr);
        pr=pr->link;
    }
}
destroy()   //建立进程撤销函数(进程运行结束，撤销进程)
{
    printf("\n 进程[%s] 已完成。\n",p->name);
    free(p);
}
running()   //建立进程就绪函数(进程运行时间到，置就绪状态)
{
    (p->rtime)++;
    if(p->rtime==p->needtime)
        destroy();   //调用destroy函数
    else
    {
        (p->priority)--;
        p->state='W';
        sort();  // 调用sort函数
    }
}
main()   //主函数
{
    int len,h=0;
    char ch;
    input();
    len=space();
    while((len!=0)&&(ready!=NULL))
    {
        ch=getchar();
        h++;
        printf("\n The execute number:%d \n",h);
        p=ready;
        ready=p->link;
        p->link=NULL;
        p->state='R';
        check();
        running();
        
    }
    printf("\n\n 进程已经完成。\n");
    ch=getchar();
}

 

4.实验结果

 

5.总结

   实验中先对输入的进程按到达系统时间和优先级排序，再对第一个进程的状态设置为R表示运行。然而实际上，任意时刻都是只能运行排好序后的第一个进程。

通过这个实验，发现自己对算法还是很不熟悉，像这次的时间轮转算法用了很多时间才完成，以后要多接触，多运用。