实验二 作业调度模拟程序

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。

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。

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。

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。

运算思想：1.先来先到：就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度。2.短作业优先：对预计执行时间短的作业优先，通常后来的短作业不抢先正在执行的作业。3.响应比高者优先：CPU分配给就绪队列中响应比最高的进程，运用响应比算法计算，响应比是指作业等待时间与运行比值，响应比 =（等待时间+要求服务时间）/ 要求服务时间,即RR=（w+s）/s=1+w/s,因此响应比一定是大于1的。

源程序：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<malloc.h>
#define M 24
struct JCB{
    char name[M];//作业名
    int rt;//到达时间
    float r;//响应比
    int ct;//需要CPU（运行）时间
    int ft;//完成时的时间
    int wt;//周转时间
    float awt;//加权周转时间
}p[M];

//输出函数
void Output(int a)
{
    int i;
    printf("\n作业名  到达系统时间  所需CPU时间   完成时间 周转时间 加权周转时间\n");
    for(i=0;i<a;i++)
    {
        printf("%s\t   ",p[i].name);
        printf(" %d\t\t",p[i].rt);
        printf("  %d\t\t",p[i].ct);
        printf("%d\t",p[i].ft);
        printf("%d\t",p[i].wt);
        printf("%f\n",p[i].awt);
    }
}

//输入函数
int Input()
{
    int i,a,b=0;
    int init,k;
    int j=1;
    JCB f;
    do{
        printf("请输入作业个数（2-24）：");
        scanf("%d",&a);
        if(a<2||a>24)
            j=0;
        else break;
    }while(j=1);
    for(i=0;i<a;i++)
    {
        printf("Please enter name:");
        scanf("%s",p[i].name);
        printf("Please enter rt:");
        scanf("%d",&p[i].rt);
        printf("Please enter ct:");
        scanf("%d",&p[i].ct);
        p[i].ft=0;
        p[i].wt=0;
        p[i].awt=0;
        p[i].r=0;
    }
    for(i=0;i<a;i++)//按到达系统时间先后排序
    {
        init=p[b].rt;
        f=p[b];
        for(k=b;k<a;k++)
        {
            if(p[k].rt<init)
            {
                f=p[k];
                p[k]=p[b];
                p[b]=f;    
                init=p[b].rt;
            }
        }
        b++;
    }
    Output(a);//按到达系统时间先后排序输出
    return a;
}

//SJF算法选择短作业
int Selectwork(int t,int n){
    int i,l=0;
    int temp,m,k=0;
    JCB a[M];
    JCB b;
    //寻找当前时间t到达系统还未完成的作业，用数组a[M]存储
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        if(p[i].rt<=t&&p[i].ft==0)
        {
            a[l]=p[i];
            l++;
            k=l;
        }
    }
    //寻找未完成作业中最短的作业
    temp=a[0].ct;
    b=a[0];
    for(m=0;m<k;m++)
    {
        if(a[m].ct<temp)
        {
            b=a[m];
            a[m]=a[0];
            a[0]=b;
            temp=a[0].ct;
        }
    }
    return a[0].ct;//返回最短作业的所需CPU时间
}

//HRRE算法选择响应比高的作业
int Choose(int t,int n)
{
    int i,k,l=0;
    int m=0;
    float r,temp;
    JCB a[M];
    JCB b;
    //寻找当前时间t到达系统还未完成的作业，用数组a[M]存储
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        if(p[i].rt<=t&&p[i].ft==0)
        {
            a[l]=p[i];
            l++;
            k=l;
        }
    }
    //计算每个未完成作业的响应比
    for(i=0;i<k;i++)
    {
        a[i].r=1+(float)(t-a[i].rt)/(float)a[i].ct;
    }
    //寻找未完成作业中响应比最高的作业
    temp=a[0].r;
    b=a[0];
    for(m=0;m<k;m++)
    {
        if(a[m].r>temp)
        {
            b=a[m];
            a[m]=a[0];
            a[0]=b;
            temp=a[0].r;
        }
    }
    return a[0].ct;//返回最高响应比的作业的所需CPU时间
}

void FCFS()
{
    int i,j;
    int now=0;//当前时间
    j=Input();
    int sumwt=0;//周转时间总和
    float sumawt=0;//带权周转时间总和
    float avwt,avgwt;//avwt是平均周转时间，avgwt是平均带权周转时间
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        if(i==0)
        {
            now=p[i].rt;
            p[i].ft=now+p[i].ct;
            p[i].wt=p[i].ft-p[i].rt;
            p[i].awt=p[i].wt/p[i].ct;
        }
        else
        {
            if(p[i-1].ft>p[i].rt)
            {
                now=p[i-1].ft;
                p[i].ft=now+p[i].ct;
            }
            else
            {
                now=p[i].rt;
                p[i].ft=now+p[i].ct;
            }
            p[i].wt=p[i].ft-p[i].rt;
            p[i].awt=(float)p[i].wt/(float)p[i].ct;
        }
        sumwt+=p[i].wt;
        sumawt+=p[i].awt;
    }
    avgwt=(float)sumwt/j;
    avwt=sumawt/j;
    Output(j);
    printf("平均周转时间为：%f\n",avgwt);
    printf("平均带权周转时间为：%f\n",avwt);
}

void SJF()
{
    
    int i=0,j=0,k=0;
    j=Input();
    int l,m,now;//当前时间
    int a=0;
    int sumwt=0;//周转时间总和
    float sumawt=0;//带权周转时间总和
    double avwt,avgwt;//avwt是平均周转时间，avgwt是平均带权周转时间
    l=0;
    int n=0;
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        if(i==0)
        {
            now=p[i].rt;
            p[i].ft=p[i].rt+p[i].ct;
            now=p[i].ft;
        }
        else
        {
            a=Selectwork(now,j);
            //寻找最短作业的位置
            for(m=0;m<j;m++)
                if(p[m].ct==a&&p[m].ft==0)
                {
                    k=m;
                    break;
                }
            p[k].ft=now+p[k].ct;//计算最短作业的完成时间
            now=p[k].ft;
        }
    }
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        p[i].wt=p[i].ft-p[i].rt;
        p[i].awt=(float)p[i].wt/(float)p[i].ct;
        sumwt+=p[i].wt;
        sumawt+=p[i].awt;
    }
    avgwt=(float)sumwt/j;
    avwt=sumawt/j;
    Output(j);
    printf("平均周转时间为：%f\n",avgwt);
    printf("平均带权周转时间为：%f\n",avwt);
    
}

void HRRN()
{
    int i=0,j=0,k=0;
    int b=0,now=0,m;
    float sumwt=0;//周转时间总和
    float sumawt=0;//带权周转时间总和
    double avwt,avgwt;//avwt是平均周转时间，avgwt是平均带权周转时间
    j=Input();
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        if(i==0)
        {
            p[i].ft=p[i].rt+p[i].ct;
            now=p[i].ft;
        }
        else
        {
            b=Choose(now,j);
            //寻找最高响应比的作业的位置
            for(m=0;m<j;m++)
                if(p[m].ct==b&&p[m].ft==0)
                {
                    k=m;
                    break;
                }
            p[k].ft=now+p[k].ct;//计算最高响应比的作业的完成时间
            now=p[k].ft;
        }
    }
    for(i=0;i<j;i++)
    {
        p[i].wt=p[i].ft-p[i].rt;
        p[i].awt=(float)p[i].wt/(float)p[i].ct;
        sumwt+=p[i].wt;
        sumawt+=p[i].awt;
    }
    avgwt=(float)sumwt/j;
    avwt=sumawt/j;
    Output(j);
    printf("平均周转时间为：%f\n",avgwt);
    printf("平均带权周转时间为：%f\n",avwt);
}

void Start()
{
    int d;
    int j=1;
    do{
        printf("1.FCFS 2.SJF 3.HRRN \n请输入你需要的调度算法的序号： ");
        scanf("%d",&d);
        if(d<1||d>3)
            j=0;
        else break;
    }while(j=1);
    switch(d)
    {
    case 1:
        FCFS();
        break;
    case 2:
        SJF();
        break;
    case 3:
        HRRN();
        break;
    }
}

int main()
{
    int i=1;
    char a;
    do{
        Start();
        printf("Do you want to continue?(y or n):");
        scanf(" %c",&a);
        if(a=='n')
            break;
    }while(i=1);
    printf("The end!\n");
    return 0;
}

实验总结：先来先到的算法还是比其他两个相比简单，就是需要相互赋值排列。短作业的算法就是等作业输入系统后，估算哪个长哪个短，然后安排哪个优先。但是响应比优先算法我不是很熟练。所以查了资料，才大概了解。