实验二 作业调度模拟实验

13物联网  201306104123 李名贵

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,v,num;
    printf("\n 请输入作业数[2-20]:");
    scanf("%d",&num);
    v=num;
    if(v>1&&v<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*/
        }
    }
    else{
        printf("输入错误!\n");
        exit(0);
    }
        
}
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 所有作业已经完成.\n");
    printf("\t 作业的平均周转时间：%.2f\n",sumTi/h);
    printf("\t 作业的带权平均周转时间：%.2f\n",sumWi/h); 
    getchar();
}

 

　　3.运行结果及分析

输入作业数及其相关数据

输错作业数

FCFS算法

最短作业优先SJF

最高响应比优先HRN

 

四、 实验总结

     这次实验考核了作业调度中各种相关算法，要求运算能力，和思维能力比较强，知道如何用算数来实现不同算法的调度，却不好用代码表示，而且很多数组，链表等等数据结构的知识都忘记了，老师上课的时候也有讲怎么实现，但是自己写起来很难，百度找资料看别人如何实现的，大概了解到了大概是怎样一个流程，不同的算法调用不同的方法。最后在借鉴了网上代码的基础上，自己加了一些东西。