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。

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？
2	一个作业具备什么信息？
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
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
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.　　代码

#include "h.h"

struct job
{
    char name[10];
    char status;

    int id;
    int arrtime;
    int reqtime;
    int startime;
    int finitime;
    int waittime;

    int TAtime;
    float TAWtime;
    float prio;
}jobarr[24], jobfin[24], job[24];

int systime = 0;
int intarr, intfin, intjob;

int readFile()
{
    int m=0;
    int i=0;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("3.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !\n");
        exit(0);
    }
    printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
    while(!feof(fp))
    {
        fscanf(fp,"%d%d%d",&job[i].id,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
        printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);  //输出到屏幕
        i++;
    };

    if(fclose(fp))     //关闭文件
    {
        printf("Can not close the file !\n");
        exit(0);
    }
    m=i-1;
    return m;

}

//伪随机数产生器
int randNumber()
{
    int i,n;
  //  srand((unsigned)time(0));  //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
    //输入作业数
    n=rand()%23+5;
    for(i=0; i<=n; i++)
    {
        job[i].id=i;
        //作业到达时间
        job[i].arrtime=rand()%29+1;
        //作业运行时间
        job[i].reqtime=rand()%7+1;
    }
    printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
    for(i=0; i<=n; i++)
    {
        printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    }
    return n;

}

void sort(int n, int x)
{
    int i, j;
    for(i = 0 + x; i <= n; i++)
    {
        for(j = i+1; j <= n; j++)
        {
            if(job[i].arrtime > job[j].arrtime)
            {
                struct job tmp = job[i];
                job[i] = job[j];
                job[j] = tmp;
            }
        }
    }
}

void show(int n)
{
    int i = 0;

    
    
    printf("\n id    作业到达时间     作业完成时间    运行时间    作业周转时间    带权周转时间\n");
    for(i=0; i<=n; i++)
    {
        printf("\n%3d%12d%15d%15d%15d%15.2f",job[i].id, job[i].arrtime, job[i].finitime, job[i].reqtime, job[i].TAtime, job[i].TAWtime);
    }

    int allTAtime = 0;
    float allTAWtime = 0;
    for(i = n; i <= n; i++)
    {
        allTAtime += job[i].TAtime;
        allTAWtime += job[i].TAWtime;
    }

    printf("\n平均作业周转时间：%0.2f", (float)allTAtime / n);
    printf("\n平均作业带权周转时间：%0.2f\n", allTAWtime / n);
}

void FCFS(int n)
{
    int i;

    printf("\n\t\t**********先来先服务FCFS***********\n\n");
    sort(n, 0);

    printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");

    for(i = 0; i <= n; i++)
    {
            printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
    }

    for(i = 0; i <= n; i++)
            {
                if(i == 0 || job[i-1].finitime < job[i].arrtime)
                {
                    job[i].finitime = job[i].arrtime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
                else
                {
                    job[i].finitime = job[i-1].finitime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
            }

    show(n);

}

void SJF(int n)
{
    int i = 0, j = 0, x = 0;

    printf("\n\t\t**********短作业优先SJF***********\n\n");

    for(x = 0; x <= n; x++)
    {
        if(x == 0)
        {
            sort(n, 0);
            printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");

            for(i = 0; i <= n; i++)
            {
                printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
            }

            for(i = 0; i <= n; i++)
            {
                if(i == 0 || job[i-1].finitime < job[i].arrtime)
                {
                    job[i].finitime = job[i].arrtime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
                else
                {
                    job[i].finitime = job[i-1].finitime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
            }

        }
        else if(job[x-1].finitime <= job[x].arrtime)
        {
            sort(n, x);
        }
        else
        {
            for(i = x; i <= n; i++)
                {
                    for(j = i+1; j <= n; j++)
                    {
                        if(job[i].reqtime > job[j].reqtime)
                        {
                            struct job tmp = job[i];
                            job[i] = job[j];
                            job[j] = tmp;
                        }
                    }
                }
        }
    }

    show(n);

}

void HRRF(int n)
{
    int i,  x;

    printf("\n\t\t**********响应比最高者优先HRRF算法***********\n\n");

    for(x = 0; x <= n; x++)
    {
        if(x == 0)
        {
            sort(n, 0);
            printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");

            for(i = 0; i <= n; i++)
            {
                printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
            }

            for(i = 0; i <= n; i++)
            {
                if(i == 0 || job[i-1].finitime < job[i].arrtime)
                {
                    job[i].finitime = job[i].arrtime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
                else
                {
                    job[i].finitime = job[i-1].finitime + job[i].reqtime;
                    job[i].TAtime = job[i].finitime - job[i].arrtime;
                    job[i].TAWtime = (float)job[i].TAtime / job[i].reqtime;
                }
            }

            for(i = x; i <= n; i++)
            {
                job[i].waittime = job[x-1].finitime - job[i].arrtime;
                job[i].prio = 1 + (float)job[i].waittime / (float)job[i].reqtime;

            }

            for(i = x; i <= n; i++)
            {
                for(int j = i+1; j <= n; j++)
                {
                    if(job[i].prio < job[j].prio)
                    {
                        struct job tmp = job[i];
                        job[i] = job[j];
                        job[j] = tmp;
                    }
                }
            }

        }
        else if(job[x-1].finitime <= job[x].arrtime)
        {
            sort(n, x);
        }
        else
        {
            for(i = x; i <= n; i++)
            {
                job[i].waittime = job[x-1].finitime - job[i].arrtime;
                job[i].prio = 1 + (float)job[i].waittime / (float)job[i].reqtime;

            }

            printf("  \nid    最高响应比\n");
            for(i = x; i <= n; i++)
                printf("%3d%12.2f\n", job[i].id, job[i].prio);
        }
    }

    show(n);
}

#include "h.h"

int main(void)
{
    int n = 0;
    int option = 0;

    printf("\t\t********************************\n");
    printf("\t\t    1. 调用文本写入数据\n");
    printf("\t\t    2. 调用随机数产生的数据\n");
    printf("\t\t    3. 调用自己填入模拟数据\n");
    printf("\t\t********************************\n\n");

    printf("\t请选择菜单项：");
    scanf("%d", &option);
    switch(option)
    {
    case 1:
        n = readFile();
        break;
    case 2:
        n = randNumber();
        break;
    case 3:
        break;
    }

    printf("\n\n\n\t\t********************************\n");
    printf("\t\t    1. FCFS算法调度\n");
    printf("\t\t    2. SJF算法调度\n");
    printf("\t\t    3. HRRF算法调度\n");
    printf("\t\t    4. 调用系统清屏\n");
    printf("\t\t    0. 退出算法调度\n");
    printf("\t\t********************************\n\n");

    printf("\t请选择菜单项：");
    scanf("%d", &option);
    switch(option)
    {
    case 1:
        FCFS(n);
        break;
    case 2:
        SJF(n);
        break;
    case 3:
        HRRF(n);
        break;
    }

    

    return 0;
}

#ifndef H_H

#define H_H

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int readFile();
int randNumber();
void FCFS(int n);
void SJF(int n);
void HRRF(int n);

#endif H_H