【操作系统】实验三 进程调度模拟程序
实验三 进程调度模拟程序
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
可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB,CB等可视化环境,利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。
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):
1 #include<stdio.h> 2 #include<stdlib.h> 3 #include<string.h> 4 #define Max 100 5 typedef struct pcb 6 { 7 char name[Max]; //进程名 8 int priority; //优先级 9 int arrtime; //到达时间 10 int needtime; //需要运行时间 11 int usedtime; //已用时间 12 char state; //进程状态 13 }PCB; 14 PCB pcb[Max]; 15 16 int n=1; 17 int pTime; //时间片 18 char SelectMenu(); 19 void Input(); 20 void Sort(); 21 void Print(); 22 void Attemper(); 23 24 char SelectMenu() 25 { 26 char select; 27 printf("\t 选择菜单:"); 28 printf("\n\t1.添加并调度进程"); 29 printf("\n\t2.打印进程"); 30 printf("\n\t3.退出"); 31 printf("\n\n请输入你的选择(1--3):"); 32 do{ 33 select=getchar(); 34 }while(select!='1'&&select!='2'&&select!='3'); 35 return select; 36 } 37 void main() 38 { 39 int choice; 40 n=1; 41 choice=SelectMenu(); 42 do{ 43 if(choice=='1') 44 { 45 printf(" \n"); 46 printf("请设置时间片的大小:"); 47 scanf("%d",&pTime); 48 Input(); 49 Print(); 50 Attemper(); 51 } 52 if(choice=='2') 53 { 54 Print(); 55 } 56 if(choice=='3') 57 { 58 return; 59 } 60 choice=SelectMenu(); 61 }while(1); 62 } 63 void Input() 64 { 65 int a; 66 printf("请输入进程个数:"); 67 scanf("%d",&a); 68 do{ 69 printf("\n---请输入第%d个进程进程---\n",n); 70 printf("\n进程名:"); 71 scanf("%s",pcb[n].name); 72 printf("进程优先级:"); 73 scanf("%d",&pcb[n].priority); 74 printf("进程需要的时间:"); 75 scanf("%d",&pcb[n].needtime); 76 pcb[n].arrtime=n; 77 pcb[n].usedtime=0; 78 pcb[n].state='W'; 79 n++; 80 }while(n<=a); 81 } 82 void Sort() 83 { 84 int i,j; 85 PCB temp; 86 for(i=0;i<n-1;i++) //按照到达时间排序 87 { 88 for(j=n-2;j>=i;j--) 89 { 90 if(pcb[j+1].arrtime<pcb[j].arrtime) 91 { 92 temp=pcb[j]; 93 pcb[j]=pcb[j+1]; 94 pcb[j+1]=temp; 95 } 96 } 97 } 98 99 for(i=0;i<n-1;i++) //按照优先级排序 100 { 101 for(j=n-2;j>=i;j--) 102 { 103 if(pcb[j+1].priority>pcb[j].priority) 104 { 105 temp=pcb[j]; 106 pcb[j]=pcb[j+1]; 107 pcb[j+1]=temp; 108 } 109 } 110 } 111 if(pcb[0].state!='F') 112 { 113 pcb[0].state='R'; 114 } 115 } 116 void Print() 117 { 118 int i; 119 Sort(); 120 printf("\n 进程名 优先级 到达时间 需要时间 已用时间 进程状态 \n"); 121 for(i=0;i<n;i++) 122 { 123 printf("%8s%8d %8d %10d %10d %10c\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].arrtime,pcb[i].needtime,pcb[i].usedtime,pcb[i].state); 124 } 125 } 126 void Attemper() 127 { 128 do{ 129 if((pcb[0].needtime-pcb[0].usedtime)>pTime) //判断进程剩余的运行时间是否大于时间片 130 { 131 pcb[0].usedtime+=pTime; 132 pcb[0].priority--; 133 pcb[0].state='W'; 134 } 135 else //已完成的进程 136 { 137 pcb[0].usedtime=pcb[0].needtime; 138 pcb[0].priority=-1; 139 pcb[0].state='F'; 140 } 141 Print(); 142 }while(pcb[0].state!='F'); 143 }
运行结果: