实验三 进程调度模拟程序

一.    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。

 

二.    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。

 

三、        实验方法、步骤及结果测试

 1.      源程序名：压缩包文件（rar或zip）中源程序名yy.c

可执行程序名：yy.exe

 2.      原理分析及流程图

主要总体设计问题。

(包括存储结构，主要算法，关键函数的实现等)

存储结构：

typedef struct process  
{    
    char name[10];                      //进程名   
    int priority;                       //优先数,priority=-1000; 表示进程调度已完成 
    Time ReachTime;                     //到达时间,这里按照录入系统时的先后顺序，从0依次增加   
    Time NeedTime;                     //需要运行时间   
    Time UsedTime;                     //已用时间，是指当前该进程已用的时间   
    char state;                        //进程状态，就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一
}PCB;                                //进程控制块

主要算法：

3.      主要程序段及其解释：

#include <stdio.h>

typedef struct process  
{    
    char name[10];                      //进程名   
    int priority;                       //优先数,priority=-1000; 表示进程调度已完成 
    int ArrTime;                     //到达时间,这里按照录入系统时的先后顺序，从0依次增加   
    int NeedTime;                     //需要运行时间   
    int UsedTime;                     //已用时间，是指当前该进程已用的时间   
    char state;                        //进程状态，就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一
}PCB;                                //进程控制块

int time;
const MAX = 100;
PCB pcb[MAX];

void input(int n)
{    
    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("\n输入第%d个进程\n", i+1);
        printf("输入进程名字:");
        scanf("%s", pcb[i].name);

        printf("进程的优先级:");          
        scanf("%d", &pcb[i].priority);  
        
        printf("进程运行需要的时间:");          
        scanf("%d", &pcb[i].NeedTime);  
        
        pcb[i].ArrTime = i;
        pcb[i].UsedTime = 0;
        pcb[i].state = 'W';
    }
}

void show(int n)
{
    printf("\n进程名\t优先级\t到达时间\t需要时间\t已用时间\t进程状态\n");

    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("   %s\t   %d\t   %d\t\t   %d\t\t   %d\t\t   %c\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].ArrTime,pcb[i].NeedTime,pcb[i].UsedTime,pcb[i].state); 
    }
}

void run()
{
    if(pcb[0].state != 'F')
        pcb[0].state = 'R';
}

void sort(int n)
{
    PCB tmp;

    pcb[0].UsedTime += time;
    if(pcb[0].UsedTime >= pcb[0].NeedTime)
    {
        pcb[0].state = 'F';
        pcb[0].UsedTime = pcb[0].NeedTime;
    }
    else
        pcb[0].state = 'W';

    tmp = pcb[0];

    if(pcb[n-1].state == 'F')  n = n-1;

    for(int i = 0; i < n; i++)
    {
        pcb[i] = pcb[i+1];
    }
    pcb[n-1] = tmp;
}

int main(void)
{
    int n;
    char yorn;

    printf("请输入时间片：");
    scanf("%d", &time);

    printf("\n输入进程个数:");
    scanf("%d",&n);
    input(n);
        
    run();
    show(n);

    /*    printf("是否要添加进程：[y/n]");
        if(yorn == 'y')
        {
            printf("输入进程名字:");
            scanf("%s", pcb[n+1].name);

            printf("进程的优先级:");          
            scanf("%d", &pcb[n+1].priority);  
        
            printf("进程运行需要的时间:");          
            scanf("%d", &pcb[n+1].NeedTime);  
        
            pcb[n+1].ArrTime = i;
            pcb[n+1].UsedTime = 0;
            pcb[n+1].state = 'W';

            n++;
        }*/
    
    while(pcb[1].state != 'F')
    {    
        sort(n);
        run();
        show(n);
    }
    pcb[0].UsedTime = pcb[0].NeedTime;
    pcb[0].state='F';
    show(n);

    return 0;
}