实验二 作业调度的模拟实验

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>
#include <conio.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
//#define NULL 0
struct worktime{
float Wr; //作业运行时刻
float We; //作业完成时刻
float Ti; //周转时间
float Wi; //带权周转时间
};
struct jcb { /*定义作业控制块JCB */
char name[10]; //作业名
float subtime; //作业提交时间
float runtime; //作业所需的运行时间
float Rp; //后备作业响应比
char state; //作业状态
struct worktime wt;
struct jcb* link; //链指针
}*jcb_ready=NULL,*j;
typedef struct jcb JCB;
float T=0;

 

void sort() /* 建立对作业进行提交时间排列函数*/
{
JCB *first, *second;
int insert=0;
if((jcb_ready==NULL)||((j->subtime)<(jcb_ready->subtime))) /*作业提交时间最短的,插入队首*/
{
j->link=jcb_ready;
jcb_ready=j;
T=j->subtime;
j->Rp=1;
}
else /* 作业比较提交时间,插入适当的位置中*/
{
first=jcb_ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if((j->subtime)<(second->subtime)) /*若插入作业比当前作业提交时间短,*/
{ /*插入到当前作业前面*/
j->link=second;
first->link=j;
second=NULL;
insert=1;
}
else /* 插入作业优先数最低,则插入到队尾*/
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if (insert==0) first->link=j;
}
}
void SJFget()/* 获取队列中的最短作业 */
{
JCB *front,*mintime,*rear;
int ipmove=0;
mintime=jcb_ready;
rear=mintime->link;
while(rear!=NULL)
if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->runtime)>(rear->runtime))
{
front=mintime;
mintime=rear;
rear=rear->link;
ipmove=1;
}
else
rear=rear->link;
if (ipmove==1){
front->link=mintime->link;
mintime->link=jcb_ready;
}
jcb_ready=mintime;
}
void HRNget()/* 获取队列中的最高响应作业 */
{
JCB *front,*mintime,*rear;
int ipmove=0;
mintime=jcb_ready;
rear=mintime->link;
while(rear!=NULL)
if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->Rp)<(rear->Rp)) {
front=mintime;
mintime=rear;
rear=rear->link;
ipmove=1;
}
else
rear=rear->link;
if (ipmove==1){
front->link=mintime->link;
mintime->link=jcb_ready;
}
jcb_ready=mintime;
}
void input() /* 建立作业控制块函数*/
{
int i,num;
printf("\n 请输入作业数[2-20]:");
scanf("%d",&num);
if(num>1&&num<20){

for(i=0;i<num;i++)
{

printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
j=getpch(JCB);
printf("\n 输入作业名:");
scanf("%s",j->name);
printf("\n 输入作业提交时刻:");
scanf("%f",&j->subtime);
printf("\n 输入作业运行时间:");
scanf("%f",&j->runtime);
printf("\n");
j->state='w';
j->link=NULL;
sort(); /* 调用sort函数*/
}
}


}
int space()
{
int l=0; JCB* jr=jcb_ready;
while(jr!=NULL)
{
l++;
jr=jr->link;
}
return(l);
}
void disp(JCB* jr,int select) /*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/
{
if (select==3) printf("\n 作业 服务时间 响应比 运行时刻 完成时刻 周转时间 带权周转时间 \n");
else printf("\n 作业 服务时间 运行时刻 完成时刻 周转时间 带权周转时间 \n"); printf(" |%s\t",jr->name);
printf(" |%.2f\t ",jr->runtime);
if (select==3) printf(" |%.2f ",jr->Rp);
if (j==jr){
printf(" |%.2f\t",jr->wt.Wr);
printf(" |%.2f ",jr->wt.We);
printf(" |%.2f \t",jr->wt.Ti);
printf(" |%.2f",jr->wt.Wi);
}
printf("\n");
}
void check(int select) /* 建立作业查看函数 */
{
JCB* jr;
printf("\n **** 当前正在运行的作业是:%s",j->name); /*显示当前运行作业*/
disp(j,select);
jr=jcb_ready;
printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n"); /*显示就绪队列状态*/
while(jr!=NULL)
{
jr->Rp=(T-jr->subtime)/jr->runtime;
disp(jr,select);
jr=jr->link;
}
destroy();
}
int destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/
{
printf("\n 作业 [%s] 已完成.\n",j->name);
free(j);

}
void running(JCB* jr) /* 建立作业就绪函数(作业运行时间到,置就绪状态*/ {
if (T>=jr->subtime) jr->wt.Wr=T; else jr->wt.Wr=jr->subtime; jr->wt.We=jr->wt.Wr+jr->runtime;
jr->wt.Ti=jr->wt.We-jr->subtime;
jr->wt.Wi=jr->wt.Ti/jr->runtime;
T=jr->wt.We;
}
int main() /*主函数*/
{
int select=0,len,h=0;
float sumTi=0,sumWi=0;
input();
len=space();
printf("\n\t1.FCFS 2.SJF 3.HRN\n\n请选择作业调度算法:");
scanf("%d",&select);
while((len!=0)&&(jcb_ready!=NULL))
{
h++;
printf("\n 执行第%d个作业 \n",h);
j=jcb_ready;
jcb_ready=j->link;
j->link=NULL;
j->state='R';
running(j);
sumTi+=j->wt.Ti;
sumWi+=j->wt.Wi;
check(select);
if (select==2&&h<len-1)
SJFget();
if (select==3&&h<len-1)
HRNget();
printf("\n 按任一键继续......\n");
getchar();

}
printf("\n\n 作业已经完成.\n");
printf("\t 此组作业的平均周转时间：%.2f\n",sumTi/h);
printf("\t 此组作业的带权平均周转时间：%.2f\n",sumWi/h); getchar();
}

3.运行结果及分析

输入作业数

FCFS算法

最短作业优先SJF算法

 

最高响应优先比HRRN算法

 

四.实验总结 

      本次实验内容和知识点都有些难理解,本章知识又是课程重点内容,本人对此的掌握并不算过关,今后会加深在这方面的学习,以达到能够灵活应用和解释其原理.