实验三 进程模拟调度程序
1. 目的和要求
1.1. 实验目的
用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。
1.2. 实验要求
1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。
进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。
(1). 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
(2). 进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
(3). 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。
(4). 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。
(5). 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。
(6). 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。
(7). 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
思考：作业调度与进程调度的不同？
1.2.2实验题A：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。
“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。
(1). 静态优先数是在创建进程时确定的，并在整个进程运行期间不再改变。
(2). 动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。
(3). （**）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定，（也可以由随机数产生）。
(4). （**）在进行模拟调度过程可以创建（增加）进程，其到达时间为进程输入的时间。
0．
1.2.3实验题B：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“基于时间片轮转法”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。 “轮转法”有简单轮转法、多级反馈队列调度算法。
(1). 简单轮转法的基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片长度相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。（此调度算法是否有优先级？）
(2). 多级反馈队列调度算法的基本思想是：
将就绪队列分为N级（N＝3～5），每个就绪队列优先数不同并且分配给不同的时间片：队列级别越高，优先数越低，时间片越长；级别越小，优先数越高，时间片越短。
系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二级队列，.....当处于运行态的进程用完一个时间片，若未完成则放弃CPU，进入下一级队列。
当进程第一次就绪时，进入第一级队列。
(3). （**）考虑进程的阻塞状态B（Blocked）增加阻塞队列。进程的是否阻塞和阻塞的时间由产生的“随机数”确定（阻塞的频率和时间长度要较为合理）。注意进程只有处于运行状态才可能转换成阻塞状态，进程只有处于就绪状态才可以转换成运行状态。
2. 实验内容
根据指定的实验课题：A（1），A（2），B（1）和B（2）
完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
注：带**号的条目表示选做内容。
3. 实验环境
vc++6.0
4. 实验原理及核心算法参考程序段
动态优先数（优先数只减不加）：
/*
操作系统实验之时间片轮转算法
Visual C++ 6.0环境运行
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node
{
char name[20]; /*进程的名字*/
int round; /*分配CPU的时间片*/
int cputime; /*CPU执行时间*/
int needtime; /*进程执行所需要的时间*/
char state; /*进程的状态，W——就绪态，R——执行态，F——完成态*/
struct node *next; /*链表指针*/
}PCB;
PCB *ready=NULL,*run=NULL,*finish=NULL; /*定义三个队列，就绪队列，执行队列和完成队列*/
int num;
void GetFirst() /*取得第一个就绪队列节点*/ //y
{
run = ready;
if(ready!=NULL)
{
run ->state = 'R';
ready = ready ->next;
run ->next = NULL;
}
}
void Output() /*输出队列信息*/ //y
{
PCB *p;
printf("\n当前运行队列\n\n");
p = run;
while(p!=NULL)
{
//运行队列
printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c \n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
p = ready;
printf("\n当前就绪队列\n\n");
while(p!=NULL)
{
//就绪队列
printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
printf("\n当前完成队列\n\n");
p = finish;
while(p!=NULL)
{
//完成队列
printf("进程名\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
}
void InsertTime(PCB *in) /*将进程插入到就绪队列尾部*/ //y
{
PCB *fst;
fst = ready;
if(ready == NULL)
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void InsertFinish(PCB *in) /*将进程插入到完成队列尾部*/ //y
{
PCB *fst;
fst = finish;
if(finish == NULL)
{
in->next = finish;
finish = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void TimeCreate() /*时间片输入函数*/ //y
{
PCB *tmp;
int i;
printf("输入进程名字和进程时间片所需时间：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar();
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->round = 2; /*假设每个进程所分配的时间片是2*/
InsertTime(tmp);
}
}
void RoundRun() /*时间片轮转调度算法*/ //y
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL)
{
Output();
while(flag)
{
if(run->needtime>=2)
{
run->needtime-=2;
run->cputime+=2;
}
else
{
run->needtime--;
run->cputime++;
}
if(run->needtime == 0) /*进程执行完毕*/
{
run ->state = 'F';
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else if(run->round==2 )/*时间片用完*/
{
run->state = 'W';
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst();
}
}
main()
{
printf("请输入要创建的进程数目:");
scanf("%d",&num);
getchar();
TimeCreate();
RoundRun();
Output();
}
运行结果：
