作业调度模拟程序

13物联网 201306104132 柴铱琳

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

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 15

void fcfs();
void sjf();
void hrrf();
void input();
void output();
void sort();
void running();
int main(int argc, char *argv[]) {
    int n;
    input();
    do{
        printf("\t\t作业调度模拟程序\n");   
        printf("----------------------------------------------------------------\n");   
        printf("\t\t1:FCFS(先来先服务)\n\t\t2:SJF(短作业优先)\n\t\t3:HRRF(最高响应比优先)\n\t\t0:exit(退出)\n");   
        printf("\t请选择调度算法：");   
        scanf("%d",&n);   
        if(n!=0&&n!=1&&n!=2&&n!=3)
        {
            printf("\n\t输入错误!!请重新输入!!\n\n");
        }
        switch(n)
        {
            case 1:fcfs(); break;    
            case 2:sjf(); break;    
            case 3:hrrf(); break;    
            case 0: break;
        }
    }
    while(n!=0);
    return 0;
}
struct JK{
       char name[10];           //作业名
        float arrivetime;       //作业提交时间  
        float runtime;         //作业运行时间  
        float run;            //开始时间       
        float finish;        //完成时刻       
        float T;            //周转时间       
        float W;           //带权周转时间  
    }jk[N],temp; 
    int i,k,num,m,n;
 void input() /* 建立作业控制块函数*/ 
    {
        int i;
        do{
            printf("\n\t请输入进程的个数(0<num<=15):");
            scanf("%d",&num); 
            printf("\n");
            if(0>=num||num>50){
                printf("\t输入错误，请重新输入!\n");
            }
        }
        while(0>=num||num>15);
        printf("\n");
        for(i=0;i<num;i++){
            printf("\t第%d个作业名:",i+1);   
            scanf("%s",&jk[i].name);   
            scanf("%f",&jk[i].arrivetime);   
            printf("\n\t请输入作业所需运行时间:");   
            scanf("%f",&jk[i].runtime);   
            printf("\n");
        }
    }
void output()
    {
        float numT=0,numW=0,avgT=0,avgW=0;
        printf("-----------------------------------------------------------------------\n");
        printf(" 作业名  提交时间  运行时间  开始时间  完成时间  周转时间  带权周转时间\n");
        for(i=0;i<num;i++)
        {
            printf("   %-8s%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f%-10.2f",jk[i].name,jk[i].arrivetime,jk[i].runtime,jk[i].run,jk[i].finish,jk[i].T,jk[i].W);
            printf("\n");
            numT=numT+jk[i].T;
            numW=numW+jk[i].W; 
        }
        printf("-----------------------------------------------------------------------\n");
        avgT=numT/num;
        avgW=numW/num;
        printf("平均作业周转时间：%.2f\n",avgT);
        printf("\n");
        printf("平均带权作业周转时间：%.2f\n",avgW); 
        printf("\n");
    }
void sort()  
    {
        int i,j;
        for(j=0;j<num;j++)
        {
            for(i=0;i<num-j-1;i++)
            {
                if(jk[i].arrivetime>jk[i+1].arrivetime) 
                {
                    temp=jk[i];     
                    jk[i]=jk[i+1];     
                    jk[i+1]=temp;
                }
            }
        } 
    }
void running()
    {
        for(k=0;k<num;k++)
        {
            if(k==0)/*运行第一个作业*/
            {
                jk[k].run=jk[k].arrivetime;    
                jk[k].finish=jk[k].arrivetime+jk[k].runtime; 
            }
            else
            {
                if(jk[k].arrivetime>=jk[k-1].finish)/*当前作业已经结束，下一个作业还没有到达或者刚好到达*/
                {
                    jk[k].run=jk[k].arrivetime;     
                    jk[k].finish=jk[k].arrivetime+jk[k].runtime;
                }
                else/*当前作业未完成，下一个作业已到达*/
                {
                    jk[k].run=jk[k-1].finish;     
                    jk[k].finish=jk[k-1].finish+jk[k].runtime; 
                }
            }
                
        }
        for(k=0;k<num;k++)
        {
            jk[k].T=jk[k].finish-jk[k].arrivetime;   
            jk[k].W=jk[k].T/jk[k].runtime;
        }
    }
void fcfs()/*先来先服务*/
    {
        sort();  
        running();  
        output();
    }
void sjf()/*短作业优先*/
    {
        int next;
        float min;/*作业运行的最小时间*/
        sort();
        for(m=0;m<num;m++)
        {
            i=0;
            if(m==0)
                jk[m].finish=jk[m].arrivetime+jk[m].runtime;
            else
                jk[m].finish=jk[m-1].finish+jk[m].runtime;
            for(n=m+1;n<num;n++)
            {
                if(jk[n].arrivetime<=jk[m].finish)//判断每次作业完成之后又有多少作业到达     
                i++; 
            }
            min=jk[m+1].runtime;   
            next=m+1;   
            for(k=m+1;k<i;k++)//找出到达后的作业中运行时间最小的作业
            {
                if(jk[k+1].runtime<min)
                {
                    min=jk[k+1].runtime;     
                    next=k+1;     
                    temp=jk[m+1];     
                    jk[m+1]=jk[next];     
                    jk[next]=temp; 
                }
                else
                {
                    min=jk[k+1].runtime;     
                    next=k;     
                    temp=jk[k+1];     
                    jk[k+1]=jk[next];     
                    jk[next]=temp; 
                } 
            }
        }
        running();
        output(); 
    } 
void hrrf()/*最高响应比优先*/
    {
        int flag;  
        float max;//最大的响应比  
        sort();  
        for(m=0;m<num;m++)
        {
            i=0;   
            if(m==0)
                jk[m].finish=jk[m].arrivetime+jk[m].runtime;
            else
                jk[m].finish=jk[m-1].finish+jk[m].runtime;
            for(n=m+1;n<num;n++)
            {
                if(jk[n].arrivetime<=jk[m].finish)     
                i++;
            }
            max=(jk[m].finish-jk[m+1].arrivetime)/jk[m+1].runtime;//响应比   
            flag=m+1;   
            for(k=m+1;k<i;k++)
            {
                if(max<=(jk[k].finish-jk[k+1].arrivetime)/jk[k+1].runtime)//响应比大的先执行
                {
                    max=(jk[k].finish-jk[k+1].arrivetime)/jk[k+1].runtime;     
                    flag=k+1;     
                    temp=jk[k];     
                    jk[k]=jk[flag];     
                    jk[flag]=temp;
                }
            }
        }
        running();
        output();
    } 

3.运行结果

4.结果分析 

        这次的程序比想象中的复杂，以为成功了，但最后调试又出现许多问题，导致程序显示乱码。FCFS程序最为简单，也较好理解。另外两个还需要多花些功夫才能够理解透彻。参考了很多网上资料，也运用了数据结构的一些思想。程序并不是完美的，可能会出现尚未发现的运算失误的不足。