作业调度
实验二作业调度模拟程序
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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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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 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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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？ |
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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：
1 #include<stdio.h> 2 struct jcb{ 3 char name[10]; 4 char status; 5 6 int id; 7 int arrtime;//到达时间 8 int reqtime;//需求时间 9 int startime;//开始时间 10 int waittime;//等待时间 11 int finitime;//结束时间 12 13 float responseratio; //响应比 14 float TAtime,TAWtime;//周转时间，带权周转时间 15 float prio; 16 } jobarr[24],jobfin[24],job[24]; 17 18 void fcfs(int n); 19 void fcfs2(int n); 20 void sjf(int n); 21 void sjf2(int n); 22 void hrrn(int n); 23 void hrrn2(int n); 24 void result(int n); 25 void result2(int n); 26 27 int systime=0; 28 int intarr,intfin,intjob; /*到达作业个数，完成作业个数，未到达作业个数*/ 29 int n; 30 void sort(){ 31 struct jcb p; 32 int n; 33 int j; 34 int i; 35 printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\n"); 36 printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间\n"); 37 for(i=0;i<n-1;i++) 38 { 39 for(j=i+1;j<n;j++) 40 { 41 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 42 { 43 p=job[i]; 44 job[i]=job[j]; 45 job[j]=p; 46 } 47 } 48 } 49 for(i=0;i<n;i++) 50 { 51 printf("N %s %d %d %d\n",i+1,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 52 } 53 54 printf("\n 现在系统时间 %d:\n",systime); 55 } 56 void main(){ 57 int a,b;//输入的选择 58 59 struct jcb p; 60 int j; 61 int i; 62 //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"); 63 // scanf("%d",&a); 64 while(1){ 65 printf("\t***************************************\n"); 66 printf("\t1.调用文本写入数据\n"); 67 printf("\t2.调用伪随机数的产生数据\n"); 68 printf("\t3.调用自己输入模拟数据\n"); 69 printf("\t***************************************\n"); 70 printf("\n\t请选择菜单项:"); 71 scanf("%d",&a); 72 switch(a){ 73 case 1: 74 ReadFile(); 75 break; 76 case 2: 77 Pseudo_random_number(); 78 break; 79 case 3: 80 WriteFile(); 81 break; 82 default: 83 printf("error\n"); 84 break; 85 } 86 87 } 88 } 89 void fcfs(int n){ 90 struct jcb p; 91 int j; 92 int i; 93 for(i=0;i<n-1;i++) 94 { 95 for(j=i+1;j<n;j++) 96 { 97 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 98 { 99 p=job[i]; 100 job[i]=job[j]; 101 job[j]=p; 102 } 103 } 104 } 105 for(i=0;i<n;i++){ 106 if(i==0){ //第一个进程 107 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 108 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 109 } 110 else if(job[i].arrtime>job[i-1].finitime){//第i个进程到达系统时，第i-1个进程已运行完毕 111 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 112 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 113 } 114 else{//第i个进程到达系统时，第i-1个进程未运行完毕 115 job[i].TAtime=job[i].reqtime+job[i-1].finitime-job[i].arrtime; 116 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].TAtime; 117 } 118 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 119 } 120 121 } 122 void fcfs2(int n){ 123 struct jcb p; 124 int j; 125 int i; 126 for(i=0;i<n-1;i++) 127 { 128 for(j=i+1;j<n;j++) 129 { 130 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 131 { 132 p=job[i]; 133 job[i]=job[j]; 134 job[j]=p; 135 } 136 } 137 } 138 for(i=0;i<n+1;i++){ 139 if(i==0){ //第一个进程 140 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 141 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 142 } 143 else if(job[i].arrtime>job[i-1].finitime){//第i个进程到达系统时，第i-1个进程已运行完毕 144 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 145 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 146 } 147 else{//第i个进程到达系统时，第i-1个进程未运行完毕 148 job[i].TAtime=job[i].reqtime+job[i-1].finitime-job[i].arrtime; 149 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].TAtime; 150 } 151 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 152 } 153 } 154 155 void sjf(int n){ 156 int i; 157 int j; 158 struct jcb p; 159 for(i=0;i<n-1;i++) 160 { 161 for(j=i+1;j<n;j++) 162 { 163 if(job[i].reqtime>job[j].reqtime) 164 { 165 p=job[i]; 166 job[i]=job[j]; 167 job[j]=p; 168 } 169 } 170 } 171 for(i=0;i<n;i++){ 172 if(i==0){ //第一个进程 173 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 174 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 175 } 176 else if(job[i].arrtime>job[i-1].finitime){//第i个进程到达系统时，第i-1个进程已运行完毕 177 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 178 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 179 } 180 else{//第i个进程到达系统时，第i-1个进程未运行完毕 181 job[i].TAtime=job[i].reqtime+job[i-1].finitime-job[i].arrtime; 182 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].TAtime; 183 } 184 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 185 } 186 } 187 void sjf2(int n){ 188 int i; 189 int j; 190 struct jcb p; 191 for(i=0;i<n;i++) 192 { 193 for(j=i+1;j<n+1;j++) 194 { 195 if(job[i].reqtime>job[j].reqtime) 196 { 197 p=job[i]; 198 job[i]=job[j]; 199 job[j]=p; 200 } 201 } 202 } 203 for(i=0;i<n+1;i++){ 204 if(i==0){ //第一个进程 205 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 206 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 207 } 208 else if(job[i].arrtime>job[i-1].finitime){//第i个进程到达系统时，第i-1个进程已运行完毕 209 job[i].TAtime=job[i].reqtime; 210 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].reqtime; 211 } 212 else{//第i个进程到达系统时，第i-1个进程未运行完毕 213 job[i].TAtime=job[i].reqtime+job[i-1].finitime-job[i].arrtime; 214 job[i].finitime=job[i].arrtime+job[i].TAtime; 215 } 216 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 217 } 218 } 219 void hrrn(int n) 220 { 221 int i; 222 int j; 223 struct jcb p; 224 for(i=0;i<n-1;i++) 225 { 226 for(j=i+1;j<n;j++) 227 { 228 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 229 { 230 p=job[i]; 231 job[i]=job[j]; 232 job[j]=p; 233 } 234 } 235 } 236 for(i=0;i<n;i++){ 237 job[0].startime=job[0].arrtime; 238 job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime;//结束时间 239 job[i+1].startime=job[i].finitime; 240 job[i].waittime=job[i].startime-job[i].arrtime;//等待时间 241 job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime;//周转时间 242 job[i].responseratio=job[i].TAtime/job[i].reqtime;//响应比 243 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 244 } 245 for(i=1;i<n-1;i++) 246 { 247 for(j=i+1;j<n;j++) 248 { 249 if(job[i].responseratio<job[j].responseratio)//比较后面来的作业的响应比 250 { 251 p=job[i]; 252 job[i]=job[j]; 253 job[j]=p; 254 } 255 } 256 } 257 258 } 259 void hrrn2(int n) 260 { 261 int i; 262 int j; 263 struct jcb p; 264 for(i=0;i<n;i++) 265 { 266 for(j=i+1;j<n+1;j++) 267 { 268 if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) 269 { 270 p=job[i]; 271 job[i]=job[j]; 272 job[j]=p; 273 } 274 } 275 } 276 for(i=0;i<n+1;i++){ 277 job[0].startime=job[0].arrtime; 278 job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime;//结束时间 279 job[i+1].startime=job[i].finitime; 280 job[i].waittime=job[i].startime-job[i].arrtime;//等待时间 281 job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime;//周转时间 282 job[i].responseratio=job[i].TAtime/job[i].reqtime;//响应比 283 job[i].TAWtime=job[i].TAtime*1.0/job[i].reqtime; 284 } 285 for(i=1;i<n-1;i++) 286 { 287 for(j=i+1;j<n;j++) 288 { 289 if(job[i].responseratio<job[j].responseratio)//比较后面来的作业的响应比 290 { 291 p=job[i]; 292 job[i]=job[j]; 293 job[j]=p; 294 } 295 } 296 } 297 298 } 299 void result(int n){ 300 int i; 301 float averTAtime; 302 float averTAWtime; 303 int sum_TAtime=0; 304 float sum_TAWtime=0.00; 305 printf("\n作业名\t到达系统时间\tCPU所需时间/h\t结束时间\t周转时间/h\n"); 306 for(i=0;i<n;i++){ 307 printf("%s \t%d \t\t%d \t\t%d \t%.2f\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].finitime,job[i].TAtime); 308 309 sum_TAtime=sum_TAtime+job[i].TAtime; 310 sum_TAWtime=sum_TAWtime+job[i].TAWtime; 311 } 312 averTAtime=sum_TAtime*1.0/n; 313 averTAWtime=sum_TAWtime*1.00/n; 314 printf("\n平均周转时间：%.2f\n",averTAtime); 315 printf("平均带权周转时间：%.2f\n",averTAWtime); 316 } 317 void result2(int n){ 318 int i; 319 float averTAtime; 320 float averTAWtime; 321 int sum_TAtime=0; 322 float sum_TAWtime=0.00; 323 printf("\n作业名\t到达系统时间\tCPU所需时间/h\t结束时间\t周转时间/h\n"); 324 for(i=1;i<n+1;i++){ 325 printf("%s \t%d \t\t%d \t\t%d \t%.2f\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].finitime,job[i].TAtime); 326 327 sum_TAtime=sum_TAtime+job[i].TAtime; 328 sum_TAWtime=sum_TAWtime+job[i].TAWtime; 329 } 330 averTAtime=sum_TAtime*1.0/n; 331 averTAWtime=sum_TAWtime*1.00/n; 332 printf("\n平均周转时间：%.2f\n",averTAtime); 333 printf("平均带权周转时间：%.2f\n",averTAWtime); 334 } 335 int ReadFile() 336 { 337 int b; 338 int n=0; 339 int i=1; 340 FILE *fp; //定义文件指针 341 fp=fopen("3.txt","r"); //打开文件 342 if(fp==NULL) 343 { 344 printf("File open error !\n"); 345 exit(0); 346 } 347 printf("\n id 作业到达时间 作业运行所需要时间\n"); 348 while(!feof(fp)) 349 { 350 fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 351 printf("%s%12d%15d\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //输出到屏幕 352 i++; 353 }; 354 355 if(fclose(fp)) //关闭文件 356 { 357 printf("Can not close the file !\n"); 358 exit(0); 359 } 360 n=i-1; 361 printf("\n**********************************"); 362 printf("\n1: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"); 363 scanf("%d",&b); 364 switch(b){ 365 case 1: 366 // sort(n); 367 fcfs2(n); 368 result2(n); 369 break; 370 case 2: 371 sjf2(n); 372 result2(n); 373 break; 374 case 3: 375 hrrn2(n); 376 result2(n); 377 break; 378 } 379 return 0; 380 } 381 382 //伪随机数产生器 383 int Pseudo_random_number() 384 { 385 int i,n,b; 386 srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。 387 //输入作业数 388 n=rand()%23+5; 389 for(i=1; i<=n; i++) 390 { 391 job[i].id=i; 392 //作业到达时间 393 job[i].arrtime=rand()%29+1; 394 //作业运行时间 395 job[i].reqtime=rand()%7+1; 396 } 397 printf("\n id 作业到达时间 作业运行所需要时间\n"); 398 for(i=1; i<=n; i++) 399 { 400 printf("\n%d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime); 401 } 402 return n; 403 printf("\n**********************************"); 404 printf("\n1: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"); 405 scanf("%d",&b); 406 switch(b){ 407 case 1: 408 fcfs2(n); 409 result2(n); 410 break; 411 case 2: 412 sjf2(n); 413 result2(n); 414 break; 415 case 3: 416 hrrn2(n); 417 result2(n); 418 break; 419 } 420 return 0; 421 } 422 int WriteFile(){ 423 int n; 424 int b; 425 struct jcb p; 426 int j; 427 int i; 428 printf("请输入作业个数:"); 429 scanf("%d",&n); 430 for(i=0;i<n;i++) 431 { 432 printf("\n"); 433 printf("第%d个作业:\n",i+1); 434 printf("输入作业名:",i+1); 435 scanf("%s",&job[i].name); 436 printf("到达时间:",i+1); 437 scanf("%d",&job[i].arrtime); 438 printf("要求服务时间:",i+1); 439 scanf("%d",&job[i].reqtime); 440 } 441 442 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"); 443 scanf("%d",&b); 444 if(b==1){ 445 fcfs(n); 446 result(n); 447 } 448 if(b==2){ 449 sjf(n); 450 result(n); 451 } 452 if(b==3){ 453 hrrn(n); 454 result(n); 455 } 456 }
