操作系统 实验2 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
|
序号 |
准备内容 |
完成情况 |
|
1 |
什么是作业？ |
从用户的角度，可以从逻辑上抽象地(并非精确地)描述作业的定义，而从系统的角度，则可以定义出作业的组织形式 |
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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？ |
JBC、结构体、队列 |
|
4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
先来先服务调度算法 短作业优先调度算法 响应比高者优先调度算法 最高优先数调度算法 均衡调度算法 |
|
5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
通过队列、结构体等 |
|
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？ |
用读取文件输入会更方便，不用每次手动输入 |
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：
五.代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
char name[10];
char status; //运行状态
int atime; //到达时间
int rtime; //运行时间
int stime; //开始时间
int ftime; //结束时间
float TAtime; //周转时间
float TAWtime; //带权周转时间
};
jcb job[24];
jcb array[24];
void FCFS(int n)
{
int time=0;
int wtime=0; //作业等待时间
int ctime=0; //作业周转时间
for(int i=0;i<n;i++)
{
for(int j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].atime>job[j].atime)
{
array[i]=job[i];
job[i]=job[j];
job[j]=array[j];
}
}
}
printf("\nFCFS算法调度结果:\n");
printf("-----------------------------------------------------------------\n");
printf("\n作业名 开始时间 到达时间 运行时间 完成时间 等待时间 周转时间\n");
for(i=0;i<n;i++)
{
job[i].atime=time;
time=time+job[i].rtime; //完成时间=开始时间+运行时间
wtime=time-job[i].atime-job[i].rtime; //等待时间=完成时间-到达时间-运行时间
ctime=time-job[i].rtime; //周转时间=完成时间-到达时间
printf("\t%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\n",job[i].name,time,job[i].atime,job[i].rtime,time,wtime,ctime);
}
printf("\n--------------------------------------------------------------\n");
}
void main()
{
int n;
int i,j,k;
int temp;
char mz[10];
printf("作业个数:");
scanf("%d",&n);
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("\n第%d个作业:",i+1);
printf("\n输入作业名:");
scanf("%s",&job[i].name);
printf("到达时间:");
scanf("%d",&job[i].atime);
printf("要求服务时间:");
scanf("%d",&job[i].rtime);
}
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].atime>job[j].atime)
{
temp=job[j].atime;
job[j].atime=job[i].atime;
job[i].atime=temp;
k=job[j].rtime;
job[j].rtime=job[i].rtime;
job[i].rtime=k;
strcpy(mz,job[j].name);
strcpy(job[j].name,job[i].name);
strcpy(job[i].name,mz);
}
}
}
printf("\n按到达时间排序后，作业队列为:");
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("\n\tname\tatime\trtime");
printf("\nN %d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].name,job[i].atime,job[i].rtime);
}
FCFS(n);
}
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
char name[10]; //作业名
float aTime; //到达时间
float wTime; //等待时间
float sTime; //开始时间
float rTime; //运行时间
float fTime; //完成时间
float TATime; //周转时间
float TAWTime; //带权周转时间
float rp; //响应比
};
jcb JCB[100];
void Sequence(char *mz,float p,int i,int j) //排序
{
strcpy(mz,JCB[i].name);
strcpy(JCB[i].name,JCB[j].name);
strcpy(JCB[j].name,mz);
p=JCB[i].aTime;
JCB[i].aTime=JCB[j].aTime;
JCB[j].aTime=p;
p=JCB[i].rTime;
JCB[i].rTime=JCB[j].rTime;
JCB[j].rTime=p;
p=JCB[i].sTime;
JCB[i].sTime=JCB[j].sTime;
JCB[j].sTime=p;
p=JCB[i].fTime;
JCB[i].fTime=JCB[j].fTime;
JCB[j].fTime=p;
}
void Calculate(int i,int n) //计算各种时间
{
printf("\n%s先开始运行\n\n",JCB[0].name);
float TATime,TAWTime,k=0,m=0; //TATime为平均周转时间,TAWTime为平均带权周转时间
for(i=0;i<n;i++)
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //结束时间
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待时间
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周转时间
JCB[i].TAWTime=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //带权周转时间
k+=JCB[i].TATime;
m+=JCB[i].TAWTime;
}
TATime=k/n; //平均周转时间
TAWTime=m/n; //平均带权周转时间
printf("作业名 到达时间 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<n;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].aTime,JCB[i].sTime,JCB[i].rTime,JCB[i].fTime,JCB[i].wTime,JCB[i].TATime,JCB[i].TAWTime);
printf("平均周转时间为：");
printf("%.2f\n\n",TATime);
printf("平均带权周转时间为：");
printf("%.2f\n\n",TAWTime);
}
void FCFS(int n) //先到先服务算法
{
char mz[100];
float p;
int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime)
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
Calculate(i,n);
}
void SJF(int n) //短作业优先算法
{
char mz[100];
float p;
int i,j;
for(i=0;i<n;i++) //先到达的作业先运行，后来到达的作业比较运行时间长短
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作业按到达时间排序
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].rTime>JCB[j].rTime) //比较后来到达的作业的运行时间
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
Calculate(i,n);
}
void HRRN(int n) //最高者响应比优先算法
{
char mz[100];
int i,j;
float TATime,TAWTime,p;
for(i=0;i<n;i++) //先到达的作业先运行，后来到达作业比较响应比的大小
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作业按到达时间排序
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
for(i=0;i<n;i++) //计算等下需要用到的各类时间
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //结束时间
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待时间
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周转时间
JCB[i].rp=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //响应比
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].rp<JCB[j].rp) //比较后面来的作业的响应比
{
Sequence(mz,p,i,j);
p=JCB[i].rp;
JCB[i].rp=JCB[j].rp;
JCB[j].rp=p;
}
}
}
Calculate(i,n);
for(i=1;i<n;i++)
{
printf("%s的响应比为：%.2f\n",JCB[i].name,JCB[i].rp);
}
}
int main()
{
int i,x,n;
printf("---------------------作业调度算法程序---------------------\n");
printf("请选择：\n");
printf("1:先到先服务算法(FCFS) \n2:短作业优先算法(SJF) \n3:最高者响应比优先算法(HRRN) \n");
loop1:printf("\n请选择(1~3)：");
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",&n);
if(n>=2&&n<=24)
{
for(x=0;x<n;x++)
{
printf("\n第%d个作业:",x+1);
printf("\n输入作业名:");
scanf("%s",&JCB[x].name);
printf("到达时间:");
scanf("%f",&JCB[x].aTime);
printf("要求服务时间:");
scanf("%f",&JCB[x].rTime);
}
}
else
{
printf("输入有误，请重新输入\n");
goto loop2;
}
if(i==1)
{
FCFS(n);
}
else if(i==2)
{
SJF(n);
}
else if(i==3)
{
HRRN(n);
}
return 0;
}
运行后开始截图：
先到先服务算法FCFS运行截图：
短作业优先SJF算法截图：
最高响应比优先算法HRRN：
