实验二 作业调度模拟实验
实验二、作业调度模拟实验
13物联网 201306104129 钟广智
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。
2.1 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）。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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.流程图
2、源程序
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<string.h> 4 #define MAX 100 5 typedef struct 6 { 7 char name[4];//进程名 8 int starttime;//到达系统时间 9 int needtime;//运行时间 10 int runtime;//周转时间 11 int endtime;//完成时间 12 int waittime;//等待时间 13 double XYB;//响应比 14 double DQZZ_Time;//带权周转时间 15 }pr; 16 17 pr a[MAX]; 18 19 void input(int n) 20 { 21 int i; 22 for(i=0;i<n;i++) 23 { 24 printf("name:"); 25 scanf("%s",&a[i].name); 26 printf("\n"); 27 28 printf("starttime:"); 29 scanf("%d",&a[i].starttime); 30 printf("\n"); 31 32 printf("needtime:"); 33 scanf("%d",&a[i].needtime); 34 printf("\n"); 35 } 36 } 37 38 void FCFS(int n)//先来先服务 39 { 40 int i,j,time1,time2; 41 char temp[4]; 42 for(i=0;i<n-1;i++) 43 { 44 for(j=0;j<n-i-1;j++) 45 if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) 46 { 47 time1=a[j].starttime; 48 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 49 a[j+1].starttime=time1; 50 time2=a[j].needtime; 51 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 52 a[j+1].needtime=time2; 53 strcpy(temp,a[j].name); 54 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 55 strcpy(a[j+1].name,temp); 56 } 57 } 58 for(i=0;i<n;i++) 59 { 60 //第一个进程 61 if(i==0) 62 { 63 a[i].runtime=a[i].needtime; 64 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; 65 } 66 else 67 { 68 if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) 69 { 70 a[i].runtime=a[i].needtime; 71 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; 72 } 73 else 74 { 75 a[i].runtime=a[i].needtime+a[i-1].endtime-a[i].starttime; 76 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].runtime; 77 } 78 } 79 a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 80 } 81 } 82 83 //最短作业优先，假设在前3个作业运行完之前所有作业均已到达 84 void SJF(int n) 85 { 86 int i,j,time1,time2; 87 int b=0,c=0,d=0; 88 char temp[4]; 89 90 //先按到达时间排序 91 for(i=0;i<n-1;i++) 92 { 93 for(j=0;j<n-i-1;j++) 94 if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) 95 { 96 time1=a[j].starttime; 97 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 98 a[j+1].starttime=time1; 99 time2=a[j].needtime; 100 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 101 a[j+1].needtime=time2; 102 strcpy(temp,a[j].name); 103 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 104 strcpy(a[j+1].name,temp); 105 } 106 } 107 108 a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime; 109 110 for(i=1;i<n;i++) 111 { 112 if(a[i].starttime<a[0].endtime) 113 b++; //作业到达但第0个作业还在运行时 114 //用b统计需等待作业0运行的作业个数 115 } 116 117 for(i=1;i<b+1;i++) 118 {//已经到达的但要等待第0个作业运行完的作业按最短运行时间排序 119 for(j=1;j<b+1-1;j++) 120 { 121 if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 122 { 123 time1=a[j].starttime; 124 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 125 a[j+1].starttime=time1; 126 time2=a[j].needtime; 127 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 128 a[j+1].needtime=time2; 129 strcpy(temp,a[j].name); 130 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 131 strcpy(a[j+1].name,temp); 132 } 133 } 134 } 135 136 if(a[1].starttime>a[0].endtime) a[1].endtime=a[1].starttime+a[1].needtime; 137 else a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime; 138 139 for(i=2;i<n;i++) 140 { 141 if(a[i].starttime<a[1].endtime) 142 c++; //作业到达但第1个作业还在运行时 143 //用c统计需等待作业1运行的作业个数 144 } 145 146 for(i=2;i<c+2;i++) 147 {//已经到达的但要等待第1个作业运行完的作业按最短运行时间排序 148 for(j=2;j<c+2-1;j++) 149 { 150 if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 151 { 152 time1=a[j].starttime; 153 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 154 a[j+1].starttime=time1; 155 time2=a[j].needtime; 156 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 157 a[j+1].needtime=time2; 158 strcpy(temp,a[j].name); 159 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 160 strcpy(a[j+1].name,temp); 161 } 162 } 163 } 164 165 if(a[2].starttime>a[1].endtime) a[2].endtime=a[2].starttime+a[2].needtime; 166 else a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime; 167 168 for(i=3;i<n;i++) 169 { 170 if(a[i].starttime<a[2].endtime) 171 d++; //作业到达但第2个作业还在运行时 172 //用d统计需等待作业2运行的作业个数 173 } 174 175 for(i=3;i<d+3;i++) 176 {//已经到达的但要等待第2个作业运行完的作业按最短运行时间排序 177 for(j=3;j<d+3-1;j++) 178 { 179 if(a[j].needtime>a[j+1].needtime) 180 { 181 time1=a[j].starttime; 182 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 183 a[j+1].starttime=time1; 184 time2=a[j].needtime; 185 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 186 a[j+1].needtime=time2; 187 strcpy(temp,a[j].name); 188 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 189 strcpy(a[j+1].name,temp); 190 } 191 } 192 } 193 194 for(i=0;i<n;i++) 195 { 196 if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) 197 { 198 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 199 a[i].runtime=a[i].needtime; 200 } 201 else 202 { 203 a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime; 204 a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 205 } 206 a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 207 } 208 } 209 210 211 //最高响应比优先,只写了按到达时间的顺序前4个作业有效 212 void HRRF(int n) 213 { 214 int i,j,time1,time2; 215 char temp[4]; 216 217 //先按到达时间排序 218 for(i=0;i<n-1;i++) 219 { 220 for(j=0;j<n-i-1;j++) 221 if(a[j].starttime>a[j+1].starttime) 222 { 223 time1=a[j].starttime; 224 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 225 a[j+1].starttime=time1; 226 time2=a[j].needtime; 227 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 228 a[j+1].needtime=time2; 229 strcpy(temp,a[j].name); 230 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 231 strcpy(a[j+1].name,temp); 232 } 233 } 234 235 a[0].endtime=a[0].starttime+a[0].needtime; 236 237 for(i=1;i<n;i++) 238 { 239 a[i].waittime=a[0].endtime-a[i].starttime; 240 a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); 241 } 242 //运行完作业0后，剩下的作业按响应比高到低排序 243 for(i=1;i<n-1;i++) 244 { 245 for(j=1;j<n-i-1;j++) 246 { 247 if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) 248 { 249 time1=a[j].starttime; 250 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 251 a[j+1].starttime=time1; 252 time2=a[j].needtime; 253 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 254 a[j+1].needtime=time2; 255 strcpy(temp,a[j].name); 256 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 257 strcpy(a[j+1].name,temp); 258 } 259 } 260 } 261 262 a[1].endtime=a[0].endtime+a[1].needtime; 263 for(i=2;i<n;i++) 264 { 265 a[i].waittime=a[1].endtime-a[i].starttime; 266 a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); 267 } 268 //运行完作业1后，剩下的作业按响应比高到低排序 269 for(i=2;i<n-1;i++) 270 { 271 for(j=2;j<n-i-1;j++) 272 { 273 if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) 274 { 275 time1=a[j].starttime; 276 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 277 a[j+1].starttime=time1; 278 time2=a[j].needtime; 279 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 280 a[j+1].needtime=time2; 281 strcpy(temp,a[j].name); 282 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 283 strcpy(a[j+1].name,temp); 284 } 285 } 286 } 287 288 a[2].endtime=a[1].endtime+a[2].needtime; 289 for(i=3;i<n;i++) 290 { 291 a[i].waittime=a[2].endtime-a[i].starttime; 292 a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); 293 } 294 //运行完作业2后，剩下的作业按响应比高到低排序 295 for(i=3;i<n-1;i++) 296 { 297 for(j=3;j<n-i-1;j++) 298 { 299 if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) 300 { 301 time1=a[j].starttime; 302 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 303 a[j+1].starttime=time1; 304 time2=a[j].needtime; 305 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 306 a[j+1].needtime=time2; 307 strcpy(temp,a[j].name); 308 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 309 strcpy(a[j+1].name,temp); 310 } 311 } 312 } 313 314 a[3].endtime=a[2].endtime+a[3].needtime; 315 for(i=4;i<n;i++) 316 { 317 a[i].waittime=a[3].endtime-a[i].starttime; 318 a[i].XYB=1+(a[i].waittime/a[i].needtime); 319 } 320 //运行完作业3后，剩下的作业按响应比高到低排序 321 for(i=4;i<n-1;i++) 322 { 323 for(j=4;j<n-i-1;j++) 324 { 325 if(a[j].XYB<a[j+1].XYB) 326 { 327 time1=a[j].starttime; 328 a[j].starttime=a[j+1].starttime; 329 a[j+1].starttime=time1; 330 time2=a[j].needtime; 331 a[j].needtime=a[j+1].needtime; 332 a[j+1].needtime=time2; 333 strcpy(temp,a[j].name); 334 strcpy(a[j].name,a[j+1].name); 335 strcpy(a[j+1].name,temp); 336 } 337 } 338 } 339 340 for(i=0;i<n;i++) 341 { 342 if(a[i].starttime>a[i-1].endtime) 343 { 344 a[i].endtime=a[i].starttime+a[i].needtime; 345 a[i].runtime=a[i].needtime; 346 } 347 else 348 { 349 a[i].endtime=a[i-1].endtime+a[i].needtime; 350 a[i].runtime=a[i].endtime-a[i].starttime; 351 } 352 a[i].DQZZ_Time=a[i].runtime*1.0/a[i].needtime; 353 } 354 } 355 356 void output(int n) 357 { 358 359 int sum_Time=0;//作业总周转时间 360 double sum_DQ=0;//作业总带权周转时间 361 int i; 362 printf("\tname starttime needtime runtime endtime \tDQZZ_Time\n"); 363 for(i=0;i<n;i++) 364 { 365 printf("%8s%10d%10d%10d%10d\t%10lf\n",a[i].name,a[i].starttime,a[i].needtime,a[i].runtime,a[i].endtime,a[i].DQZZ_Time); 366 sum_Time+=a[i].runtime; 367 sum_DQ+=a[i].DQZZ_Time; 368 } 369 printf("平均作业周转时间:%.2lf\n",sum_Time*1.0/n); 370 printf("平均带权作业周转时间:%.2lf\n",sum_DQ*1.0/n); 371 printf("\n"); 372 } 373 374 int main() 375 { 376 int n,i; 377 printf("请输入进程数:"); 378 scanf("%d",&n); 379 input(n); 380 output(n); 381 while(1) 382 { 383 printf("1.先来先服务FCFS\n2.最短作业优先SJF\n3.最高响应比优先\n4.退出\n"); 384 scanf("%d",&i); 385 if(i==1) 386 { 387 printf("\t\t\t\t1.先来先服务FCFS\n"); 388 FCFS(n); 389 output(n); 390 } 391 if(i==2) 392 { 393 printf("\t\t\t\t2.最短作业优先SJF\n"); 394 SJF(n); 395 output(n); 396 } 397 if(i==3) 398 { 399 printf("\t\t\t\t3.最高响应比优先\n"); 400 HRRF(n); 401 output(n); 402 } 403 if(i==4) 404 { 405 exit(0); 406 } 407 } 408 }
3、运行结果
四、实验总结
本次实验主要考查作业调度中的先来先服务，最短作业优先及最高响应比优先的相关算法。在实验钟我大概知道怎样算算法，但却不知到怎样用代码实现。经过询问同学，大概知道了要怎样写，但代码扔有一些漏洞，也并没有完全实现功能。
