0512操作系统之进程调度

 

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

vc++6.0

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）：

 

/*  
操作系统实验之时间片轮转算法  
 Visual C++ 6.0环境运行  
*/  
#include <stdio.h>  
#include <stdlib.h>  
#include <string.h>  
typedef struct node  
{  
  char name[20];    /*进程的名字*/  
  int round;     /*分配CPU的时间片*/  
  int cputime;    /*CPU执行时间*/  
  int needtime;    /*进程执行所需要的时间*/ 
  char state;     /*进程的状态，W——就绪态，R——执行态，F——完成态*/  
  struct node *next;   /*链表指针*/  
}PCB;  
PCB *ready=NULL,*run=NULL,*finish=NULL; /*定义三个队列，就绪队列，执行队列和完成队列*/  
int num; 



void GetFirst()  /*取得第一个就绪队列节点*/  //y
{  
  run = ready;  
     
  if(ready!=NULL)  
  {  
    run ->state = 'R';  
    ready = ready ->next;  
    run ->next = NULL;  
  }  
}  


void Output()    /*输出队列信息*/    //y
{  
  PCB *p;

    
  printf("\n当前运行队列\n\n");
  p = run;  
  while(p!=NULL)  
  {  
      //运行队列
      printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
    printf("%s  \t %d \t %d \t %c \n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);  
    p = p->next;

  }  


  p = ready;  
  printf("\n当前就绪队列\n\n");
  
  while(p!=NULL)  
  {  
      //就绪队列
      printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
    printf("%s  \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);  
    p = p->next;
    
  }  
  

  printf("\n当前完成队列\n\n");
  p = finish;  
  while(p!=NULL)  
  {  
      //完成队列
      printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
    printf("%s  \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);   
    p = p->next;

  } 
  
}  



void InsertTime(PCB *in)  /*将进程插入到就绪队列尾部*/  //y
{  
  PCB *fst;  
  fst = ready;  
     
  if(ready == NULL)  
  {  
    in->next = ready;  
    ready = in;  
  }  
  else  
  {  
    while(fst->next != NULL)  
    {  
      fst = fst->next;  
    }  
    in ->next = fst ->next;  
    fst ->next = in;  
  }  
}



void InsertFinish(PCB *in)  /*将进程插入到完成队列尾部*/  //y
{  
  PCB *fst;  
  fst = finish;  
     
  if(finish == NULL)  
  {  
    in->next = finish;  
    finish = in;  
  }  
  else  
  {  
    while(fst->next != NULL)  
    {  
      fst = fst->next;  
    }  
    in ->next = fst ->next;  
    fst ->next = in;  
  }  
}  



void TimeCreate() /*时间片输入函数*/   //y
{  
  PCB *tmp;  
  int i;  
     
  printf("输入进程名字和进程时间片所需时间：\n");  
  for(i = 0;i < num; i++)  
  {  
    if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)  
    {  
      perror("malloc");  
      exit(1);  
    }  
    scanf("%s",tmp->name);  
    getchar();  
    scanf("%d",&(tmp->needtime));  
    tmp ->cputime = 0;  
    tmp ->state ='W';
    tmp ->round = 2;  /*假设每个进程所分配的时间片是2*/ 
    InsertTime(tmp);  
  }  
}  




void RoundRun()    /*时间片轮转调度算法*/  //y
{  
     
  int flag = 1;  
     
  GetFirst();  
  while(run != NULL)  
  {  
    Output();  
    while(flag)  
    {
      if(run->needtime>=2)
      {
          run->needtime-=2; 
          run->cputime+=2;
      }
      else
      {
          run->needtime--;
          run->cputime++;
      }
      


      if(run->needtime == 0) /*进程执行完毕*/  
      {  
        run ->state = 'F';  
        InsertFinish(run);  
        flag = 0;  
      }  
      else if(run->round==2 )/*时间片用完*/  
      {  
        run->state = 'W';  
        InsertTime(run);  
        flag = 0;  
      }  
    }  
    flag = 1;  
    GetFirst();  
  }  
}

main()  
{
  printf("请输入要创建的进程数目:");  
  scanf("%d",&num);  
  getchar();
  TimeCreate();  
  RoundRun();  
  Output();
}  

 

 

运行结果：