操作系统实验二作业调度模拟程序

实验二 作业调度模拟程序

专业：商业软件工程一班姓名：李康梅学号：201406114103

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

序号	准备内容	完成情况
1	什么是作业？	作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。
2	一个作业具备什么信息？	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。
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	单个作业使用结构体，多个作业使用队列。
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)算法。
5	如何编程实现作业调度算法？	先来先服务算法。
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？	输入：读取文件输出：计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。

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：

源代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
    char name[10];//作业名
    float subTime;//提交时间
    float waitTime;//等待时间
    float startTime;//开始时间
    float runTime;//运行时间
    float finishTime;//完成时间
    float cycleTime; //周转时间
    float ValueCycleTime;//带权周转时间
    float rp;//响应比
};
jcb JCB[100];
void display1(float p,char *h,int i,int j)
{   
     strcpy(h,JCB[i].name);
     strcpy(JCB[i].name,JCB[j].name);
     strcpy(JCB[j].name,h);

     p=JCB[i].subTime;
     JCB[i].subTime=JCB[j].subTime;
     JCB[j].subTime=p;

     p=JCB[i].runTime;
    JCB[i].runTime=JCB[j].runTime;
    JCB[j].runTime=p;

    p=JCB[i].startTime;
    JCB[i].startTime=JCB[j].startTime;
    JCB[j].startTime=p;

    p=JCB[i].finishTime;
    JCB[i].finishTime=JCB[j].finishTime;
    JCB[j].finishTime=p;
}
void display2(int i,int y)
{
    printf("\n");
    printf("作业%s先开始运行\n\n",JCB[0].name);
    float AvgCycleTime,AvgValueCycleTime,k=0,m=0;//AvgCycleTime为平均周转时间,AvgValueCycleTime为平均带权周转时间
      for(i=0;i<y;i++)
    {     
        JCB[0].startTime=JCB[0].subTime;
        JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//结束时间    
        JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime;
        JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].subTime;//等待时间
        JCB[i].cycleTime=JCB[i].finishTime-JCB[i].subTime;//周转时间
        JCB[i].ValueCycleTime=JCB[i].cycleTime/JCB[i].runTime;//带权周转时间
        k+=JCB[i].cycleTime;
        m+=JCB[i].ValueCycleTime;
    }   
    AvgCycleTime=k/y;//平均周转时间
    AvgValueCycleTime=m/y;//平均带权周转时间
    printf("作业名 提交时间 开始时间 运行时间 结束时间 等待时间 周转时间 带权周转时间\n");
    for(i=0;i<y;i++)
        printf("%s\t%.2f\t%.2f\t%4.2f\t%6.2f\t%7.2f\t%7.2f\t%8.2f\n\n",JCB[i].name,JCB[i].subTime,JCB[i].startTime,JCB[i].runTime,JCB[i].finishTime,JCB[i].waitTime,JCB[i].cycleTime,JCB[i].ValueCycleTime);
    printf("平均周转时间为：");
    printf("%.2f\n\n",AvgCycleTime);
    printf("平均带权周转时间为：");
    printf("%.2f\n\n",AvgValueCycleTime);
}
void FCFS(int y)//先来先服务算法
{ 
    float p;
    int i,j;
    char h[100];
    for(i=0;i<y;i++)
    {
          for(j=i+1;j<y;j++)
          {
             if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime)
             {
               display1(p,h,i,j);
             }
          }
    }
    display2(i,y);
}

void SJF(int y)//短作业优先算法
{
       float p;
    int i,j;
    char h[100];
    for(i=0;i<y;i++)//先提交的作业先运行，后面来的作业再比较运行时间长短
    {
          for(j=i+1;j<y;j++)
          {
             if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime)//先把作业按提交时间来排序
             {
               display1(p,h,i,j);
             }
          }
    }
    for(i=1;i<y;i++)
    {
         for(j=i+1;j<y;j++)
        {
             if(JCB[i].runTime>JCB[j].runTime)//比较后面来的作业的运行时间
            {
                  display1(p,h,i,j);
             }
        }
    }
    display2(i,y);
}

void HRRN(int y)//响应比高者优先算法
{
    int i,j;
    float AvgCycleTime,AvgValueCycleTime,p;
    char h[100];
    for(i=0;i<y;i++)//先提交的作业先运行，后面来的作业再比较响应比的大小
    {
          for(j=i+1;j<y;j++)
          {
             if(JCB[i].subTime>JCB[j].subTime)//先把作业按提交时间来排序
             {
               display1(p,h,i,j);
             }
          }
    }
    for(i=0;i<y;i++)
    {    
        JCB[0].startTime=JCB[0].subTime;
        JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//结束时间    
        JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime;
        JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].subTime;//等待时间
        JCB[i].cycleTime=JCB[i].finishTime-JCB[i].subTime;//周转时间
        JCB[i].rp=JCB[i].cycleTime/JCB[i].runTime;//响应比
    }   
    for(i=1;i<y;i++)
    {
          for(j=i+1;j<y;j++)
          {
             if(JCB[i].rp<JCB[j].rp)//比较后面来的作业的响应比
             {
                display1(p,h,i,j);
                 p=JCB[i].rp;
                 JCB[i].rp=JCB[j].rp;
                 JCB[j].rp=p;
             }
          }
    } 
    display2(i,y);
    for(i=1;i<y;i++)
    {
        printf("%s的响应比为：%.2f\n",JCB[i].name,JCB[i].rp);
    }
}

int main()
{
    int i,x,y;
loop3:printf("-----------------请选择作业调度算法------------------\n");
    printf("1:采用先来先服务 (FCFS) 调度算法\n2:采用短作业优先 (SJF) 调度算法\n3:采用响应比高者优先 (HRRN) 调度算法\n");
loop1:printf("请选择：");
   scanf("%d",&i);
    if(i<=0||i>3)
    {
        printf("输入有误，请重新输入\n");
        goto loop1;//无条件转移语句
    }
loop2:printf("请输入作业的个数(2-24):");
    scanf("%d",&y);
    if(y>=2&&y<=24)
    {
         printf("作业名 提交时间 运行时间\n");
         for(x=0;x<y;x++)
         {
            
             scanf("%s\t%f\t%f",&JCB[x].name,&JCB[x].subTime,&JCB[x].runTime);
             
         }
    }
    else
    {
        printf("输入有误，请重新输入\n");
        goto loop2;
    }
    if(i==1)
    {
       FCFS(y);
       goto loop3;
    }
    else if(i==2)
    {
       SJF(y);
       goto loop3;
    }
    else if(i==3)
    {
       HRRN(y);
       goto loop3;
    }
    return 0;
}