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2班姓名：柯晓君学号：201406114210

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-----是用户需要计算机完成某项任务时要求计算机所作工作的集合。
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。
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	作业控制块
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	先来先服务调度算法短作业优先调度算法响应比高者优先调度算法优先数调度算法均衡调度算法
5	如何编程实现作业调度算法？
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？

三、实验方法、步骤及结果测试

1.源程序名：压缩包文件（rar或zip）中源程序名c2.c

可执行程序名：c2.exe

2.原理分析及流程图

3.主要程序段及其解释：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #define N 100
  4 typedef struct jcb{
  5       char name[10];
  6       int subtime; //提交时间
  7       int runtime;    //要求运行时间
  8       int statime;  //开始运行时间或调度时间
  9       int waitime;
 10       int fintime; //完成时间
 11       int zztime;     //周转时间
 12       double wzztime;    //带权周转时间
 13       double prio;    //响应比
 14 }jcb;
 15 jcb job[N];
 16 double sumzztime;     //总周转时间
 17 double sumwzztime;    //总带权周转时间
 18 double avgzztime;     //平均周转时间
 19 double avgwzztime;    //平均带权周转时间
 20   
 21 int ReadFile()
 22 {
 23     int m=0;
 24     int i=0;
 25     FILE *fp;     //定义文件指针
 26     fp=fopen("3.txt","r");  //打开文件
 27     if(fp==NULL)
 28     {
 29         printf("File open error !\n");
 30         exit(0);
 31     }
 32     else
 33     {
 34         while(!feof(fp))
 35         {
 36             fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].subtime,&job[i].runtime);  //fscanf()函数将数据读入
 37             i++;
 38         }
 39         fclose(fp);   //关闭文件
 40     }
 41         m=i-1;
 42         return m;
 43 }
 44 int Input()
 45 {
 46     int i,n;
 47     printf("作业个数: ");
 48     scanf("%d",&n);
 49     for(i=0;i<n;i++)
 50     {
 51         printf("第%d个作业:\n",i+1);
 52         printf("输入作业名:");
 53         scanf("%s",job[i].name);
 54         printf("到达时间:");
 55         scanf("%d",&job[i].subtime);
 56         printf("要求服务时间:");
 57         scanf("%d",&job[i].runtime);
 58         printf("\n");
 59      }
 60     return n;
 61 }
 62 
 63 void Menu() 
 64 {   
 65     printf("\n\n\t\t****************************************\n");  
 66     printf("\t\t||       作业调度模拟程序             ||\n");   
 67     printf("\t\t||************************************||\n"); 
 68     printf("\t\t||                                    ||\n");
 69     printf("\t\t||      1.先来先服务算法              ||\n");  
 70     printf("\t\t||      2.最短作业优先算法            ||\n");  
 71     printf("\t\t||      3.最高响应比优先算法          ||\n");  
 72     printf("\t\t||      0.退出程序                    ||\n");   
 73     printf("\t\t****************************************\n");     
 74 }  
 75 void Show(jcb job[],int n)
 76 {
 77     int i;
 78     printf("原始数据是:");
 79     printf("\n作业名    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
 80     for(i=0;i<n;i++)
 81     {
 82         printf("\n%s%12d%15d",job[i].name,job[i].subtime,job[i].runtime);  //输出到屏幕
 83     }
 84     printf("\n");
 85 }
 86 void Sort(jcb job[],int n)
 87 {
 88      int i,j;
 89      jcb temp;
 90      for(i=0;i<n;i++)
 91       {
 92           for(j=n-1;j>i;j--)
 93               if(job[i].subtime>job[j].subtime)
 94               {
 95                  temp=job[j];
 96                  job[j]=job[i];
 97                  job[i]=temp;
 98              }
 99      }
100 }
101 
102 void Handle(jcb joc[],int n,int times)
103 {
104     int i,j;
105     sumzztime=sumwzztime=0;
106     job[0].statime=job[0].subtime;
107     job[0].fintime=job[0].statime+job[0].runtime;
108     printf("===============================\n");
109     printf("name  subtime runtime\n");
110     for(i=0;i<n;i++)
111      {
112          printf("%s\t%d\t%d\n",job[i].name,job[i].subtime,job[i].runtime);
113          printf("\n");    
114      }
115     printf("===============================\n");
116     printf("%s is running.....\n",job[0].name);
117      times=job[0].statime;
118      printf("\t\t现在系统时间: %d\n\n",times);
119      printf("===============================\n");
120     for(i=1;i<n;i++)
121     {
122             if(job[i-1].fintime>job[i].subtime)
123             {
124                 job[i].statime=job[i-1].fintime;
125                 job[i].fintime=job[i].statime+job[i].runtime;
126             }
127             else
128             {
129                 job[i].statime=job[i].subtime;
130                 job[i].fintime=job[i].statime+job[i].runtime;
131             }
132 
133         printf("%s is running......\n",job[i].name);
134         for(j=0;j<i;j++)
135             {
136                 printf("%s ",job[j].name);
137             }
138             printf("  is finished !\n\n");
139         times=job[i].statime;
140         printf("\t\t现在系统时间:  %d\n\n",times);
141         printf("===============================\n");
142     }
143         for(i=0;i<n;i++)
144         {
145             job[i].zztime=job[i].fintime-job[i].subtime;
146              job[i].wzztime=(job[i].zztime*1.0)/(job[i].runtime*1.0);
147             sumzztime+=job[i].zztime;
148             sumwzztime+=job[i].wzztime; 
149         }
150     avgzztime=sumzztime/n;
151     avgwzztime=sumwzztime/n;
152 }
153 void Output(jcb job[],int n)
154 {
155     int i;
156     printf("name\tsubtime\truntime\tstatime\tfintime\tzztime\twzztime\n");
157     for(i=0;i<n;i++)
158     {
159         printf("%s\t %d\t %d\t %d\t %d\t %d\t %.2f\n",job[i].name,job[i].subtime,job[i].runtime,job[i].statime,job[i].fintime,job[i].zztime,job[i].wzztime);
160     }
161     printf("\n平均作业周转时间为: %.2f",avgzztime);
162     printf("\n平均带权作业周转时间为: %.2f",avgwzztime);
163     printf("\n");
164 }
165  
166 FCFS(jcb job[],int n,int times)
167 {
168     Show(job,n);
169     Sort(job,n);
170     printf("\n先来先服务算法的调度过程:\n");
171     Handle(job,n,times);
172     printf("\n先来先服务调度算法得到的结果如下:\n");
173     Output(job,n);
174 
175 }
176 SJF(jcb job[],int n,int times)
177 {
178     int i,j;
179     jcb temp;
180     Show(job,n);
181     Sort(job,n);
182     for(i=1;i<n;i++)
183     {
184         for(j=i+1;j<n;j++)
185             if(job[j].runtime<job[i].runtime)
186              {
187                 temp=job[j];
188                 job[j]=job[i];
189                 job[i]=temp;
190              }
191     }
192     printf("\n最短作业优先算法的调度过程:\n");
193     Handle(job,n,times);
194     printf("\n最短作业优先调度算法得到的结果如下:\n");
195     Output(job,n); 
196 }
197 
198 HRRF(jcb job[],int n)
199 {
200     int i,j,k;
201     jcb temp;
202     Show(job,n);
203     Sort(job,n);
204     job[0].statime=job[0].subtime;
205     job[0].fintime=job[0].statime+job[0].runtime;
206     for(i=1;i<n;i++)
207     {
208         for(j=i;j<n;j++)
209         {
210             if(job[i-1].fintime>=job[j].subtime)
211             {
212                 job[j].prio=1+(job[i-1].fintime-job[j].subtime)*1.0/job[j].runtime;
213             }
214         }
215       for(k=i;k<n-1;k++)
216       {
217           for(j=k+1;j<n;j++)
218              if(job[j].prio>job[k].prio)
219              {
220                  temp=job[j];
221                  job[j]=job[k];
222                  job[k]=temp;
223              }
224       }
225       job[i].statime=job[i-1].fintime;
226       job[i].fintime=job[i].statime+job[i].runtime;
227       job[i].zztime=job[i].fintime-job[i].subtime;
228       job[i].wzztime=job[i].zztime/job[i].runtime;
229       printf("作业名\t最高响应比\n");
230       for(k=i;k<n;k++)
231          printf("%s\t%.2f\n",job[k].name,job[k].prio);
232     }
233      printf("\n最高响应比优先调度算法得到的结果如下:\n");
234      Output(job,n); 
235 
236 }
237 
238 int main()
239 {
240     int n,m,choice,times=0;
241     A:printf("\n\n\t\t****************************************\n");  
242     printf("\t\t||       作业调度模拟程序             ||\n");   
243     printf("\t\t||************************************||\n"); 
244     printf("\t\t||                                    ||\n");
245     printf("\t\t||      1.调用文本写入数据            ||\n");  
246     printf("\t\t||      2.调用手动输入数据            ||\n");      
247     printf("\t\t****************************************\n"); 
248     printf("请选择菜单项:");
249     scanf("%d",&choice);
250     switch(choice)   
251     {      
252     case 1:   
253         n=ReadFile();                       
254         break;    
255     case 2:       
256         n=Input();                       
257         break;          
258     default: 
259         printf("选择错误,请重新选择!"); 
260         goto A;
261     }
262     while(1)
263     {
264     Menu();
265     printf("\n\t\t选择所要操作:");  
266     scanf("%d",&m); 
267     switch(m)   
268     {      
269     case 1:       
270         FCFS(job,n,times);                              
271         break;    
272     case 2:       
273         SJF(job,n,times);                         
274         break;    
275     case 3:       
276         HRRF(job,n);                        
277         break;    
278     case 0:       
279         exit(0);
280         break;    
281     default: 
282         printf("选择错误,请重新选择!");                    
283     } 
284     }
285      printf("\n");
286      return 0;
287 }