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？ | 作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。 |
| 2 | 一个作业具备什么信息？ | 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。 |
| 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 | 单个作业使用结构体，多个作业使用队列。 |
| 4 | 操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ | 先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法，最短剩余时间优先算法，最高响应比优先(HRRN)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？ |
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
代码：
1 #include <stdio.h> 2 #include <stdlib.h> 3 #define getjch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //申请空间 4 5 struct jcb { /* 定义作业控制块PCB */ 6 char name[10]; //作业名 7 float needtime; /*运行时间*/ 8 float arrivetime;/*提交时刻*/ 9 struct jcb* link; 10 }*ready=NULL,*wait=NULL,*p; //就绪队列和后备队列 11 12 typedef struct jcb JCB; 13 14 float Tc,Ti,Wi,T=0;/*完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量*/ 15 float TiSum=0,WiSum=0;/*平均周转时间,带权平均周转时间*/ 16 int k,num;//算法调度和作业数 17 float r;/*响应比*/ 18 19 void input(); /*输入作业信息*/ 20 int space(); /* 返回就绪队列中作业的数目*/ 21 void sort(); /*按提交时间排序*/ 22 void disp(JCB *pr); /* 显示相应的作业*/ 23 void disp_hrn(JCB *pr);/*显示高响应比作业*/ 24 void running(); /*运行作业组*/ 25 void destroy(); /* 撤销作业*/ 26 void check(); /*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 27 28 29 void input() /* 建立作业控制块函数*/ 30 { 31 int i; 32 printf("\t\t\t\t欢迎使用作业调度算法程序!\n"); 33 printf("\t\t\t\t|***请选择调度算法***|\n"); 34 printf("\t\t\t\t|***1.先来先服务*****|\n"); 35 printf("\t\t\t\t|***2.最短作业优先***|\n"); 36 printf("\t\t\t\t|***3.响应比高者优先*|\n"); 37 printf("\t\t\t\t|********************|\n"); 38 printf("请选择调度算法:"); 39 scanf("%d",&k); 40 printf("\n 输入作业数量:"); 41 scanf("%d",&num); 42 for(i=0;i<num;i++) 43 { 44 printf("\n 作业号[%d]:\n",i+1); 45 p=getjch(JCB); 46 printf("输入作业名:"); 47 scanf("%s",p->name); 48 printf("输入提交时间:"); 49 scanf("%f",&p->arrivetime ); 50 printf("输入运行时间:"); 51 scanf("%f",&p->needtime); 52 printf("\n"); 53 p->link=NULL; 54 sort(); 55 } 56 } 57 58 59 int space()/* 返回就绪队列中作业的数目*/ 60 { 61 int l=0; 62 JCB* pr=ready; 63 while(pr!=NULL) 64 { 65 l++; 66 pr=pr->link; 67 } 68 return(l); 69 } 70 71 void disp(JCB *pr) /*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/ 72 { 73 printf("\n%10s\t%10s\t%10s\n","作业名","运行时间","提交时刻"); 74 printf("%10s\t%10.2f\t%10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime); 75 printf("\n"); 76 } 77 78 void disp_hrn(JCB *pr)/*建立作业显示函数,用于显示当前具有高响应比的作业*/ 79 { 80 printf("\n%10s\t%10s\t%10s\t%10s\n","作业名","运行时间","提交时刻","响应比"); 81 printf("%10s\t%10.2f\t%10.2f\t%10.2f",pr->name,pr->needtime, 82 pr->arrivetime,(1+(T-pr->arrivetime)/pr->needtime)); 83 printf("\n"); 84 } 85 86 87 void destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/ 88 { 89 free(p); 90 } 91 92 void sort()/*按提交时间排序*/ 93 { 94 JCB *first,*second; 95 int ins=0; 96 if((wait==NULL)||(p->arrivetime<wait->arrivetime)) 97 { 98 p->link=wait; 99 wait=p; 100 } 101 else 102 { 103 first=wait; 104 second=first->link; 105 while(second!=NULL) 106 { 107 if(p->arrivetime<second->arrivetime) 108 { 109 p->link=second; 110 second=NULL; 111 first->link=p; 112 ins=1; 113 } 114 else 115 { 116 first=first->link; 117 second=second->link; 118 } 119 } 120 if(ins==0) 121 first->link=p; 122 } 123 } 124 125 126 void running()/*运行作业组*/ 127 { 128 printf("作业%s的开始运行时刻T:%4.2f\n",p->name,T); 129 Tc=T+p->needtime; 130 T=Tc; 131 Ti=Tc-p->arrivetime; 132 Wi=Ti/(p->needtime); 133 printf("完成时刻Tc:%4.2f\n",Tc); 134 printf("周转时间Ti:%4.2f\n",Ti); 135 printf("带权周转时间Wi:%4.2f\n",Wi); 136 TiSum+=Ti; 137 WiSum+=Wi; 138 destroy(); 139 } 140 141 142 void check()/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 143 { 144 JCB *first,*second,*fir,*p; 145 int ins=0; 146 if(wait!=NULL) 147 { 148 if((ready==NULL)&&(T<wait->arrivetime)) 149 T=wait->arrivetime; 150 } 151 first=wait; 152 while(first&&(T>=first->arrivetime)) 153 { 154 p=first; 155 first=first->link; 156 p->link=NULL; 157 if(ready==NULL) 158 ready=p; 159 else 160 { 161 fir=ready; 162 while(fir->link!=NULL) 163 fir=fir->link; 164 fir->link=p; 165 } 166 } 167 wait=first;//调整就绪队列与后备队列 168 switch(k) 169 { 170 case 1: break;//先来先服务调度算法 171 case 2://短作业优先调度算法 172 fir=ready; 173 ready=NULL; 174 while(fir!=NULL) 175 { 176 p=fir; 177 fir=fir->link; 178 p->link=NULL; 179 if((ready==NULL)||(p->needtime<ready->needtime)) 180 { 181 p->link=ready; 182 ready=p; 183 } 184 else 185 { 186 first=ready; 187 second=first->link; 188 while(second!=NULL) 189 { 190 if(p->needtime<second->needtime) 191 { 192 p->link=second; 193 second=NULL; 194 first->link=p; 195 ins=1; 196 } 197 else 198 { 199 first=first->link; 200 second=second->link; 201 } 202 } 203 if(ins==0) 204 first->link=p; 205 } 206 } 207 break; 208 case 3: //高响应比优先调度算法 209 fir=ready; 210 ready=NULL; 211 while(fir!=NULL) 212 { 213 p=fir; 214 fir=fir->link; 215 p->link=NULL; 216 if((ready==NULL)||((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 217 >(1+((T-ready->arrivetime)/ready->needtime)))) 218 { 219 p->link=ready; 220 ready=p; 221 } 222 else 223 { 224 first=ready; 225 second=first->link; 226 while(second!=NULL) 227 { 228 if((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 229 >(1+((T-second->arrivetime)/second->needtime))) 230 { 231 p->link=second; 232 second=NULL; 233 first->link=p; 234 ins=1; 235 } 236 else 237 { 238 first=first->link; 239 second=second->link; 240 } 241 } 242 if(ins==0) 243 first->link=p; 244 } 245 } 246 break; 247 } 248 } 249 250 main() /*主函数*/ 251 { 252 int len; 253 char ch; 254 JCB *pr; 255 input(); 256 T=wait->arrivetime; 257 check(); 258 len=space(); 259 while((len!=0)&&(ready!=NULL)) 260 { 261 system("pause"); 262 if(ready!=NULL) 263 { 264 printf("\n就绪队列如下:"); 265 pr=ready; 266 while(pr!=NULL) 267 { 268 if(k==3) 269 disp_hrn(pr); 270 else 271 disp(pr); 272 pr=pr->link; 273 } 274 } 275 else 276 printf("就绪队列为空!"); 277 if(wait!=NULL) 278 { 279 printf("\n后备队列如下:"); 280 pr=wait; 281 while(pr!=NULL) 282 { 283 disp(pr); 284 pr=pr->link; 285 } 286 } 287 else 288 printf("后备队列为空!\n"); 289 p=ready; 290 ready=p->link; 291 p->link=NULL; 292 running(); 293 check(); 294 len=space(); 295 } 296 printf("\n该作业组的平均周转时间:%4.2f\n",TiSum /num); 297 printf("该作业组的带权平均周转时间:%4.2f\n",WiSum/num); 298 ch=getchar(); 299 }
代码截图：
五、实验总结
在这次的实验里面，一开始自己完全不知道该怎么入手，自己对这几种调度方法还是混乱了，不过要编写模拟调度方法程序，我内心是崩溃的！思路是很混乱的，经过老师和同学耐心解释下，终于懂了。
