优先数调度算法的初步实现

实验五  进程调度算法模拟

一、 实验内容

选择一个调度算法，实现处理器调度。

 

二、实验目的

在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下处理器调度，帮助自己加深了解处理器调度的工作。

 

三、实验题目

本实验有两个题，可选择其中的一题做实验。

第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。

[提示]：

(1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：

进程名

指针

要求运行时间

优先数

状态

其中，进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P₁，P₂，P₃，P₄，P₅。

指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。

要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。

状态——可假设有两种状态，“就绪8080”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。

(2) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。本实验由于为了检查的方便，优先数和运行时间采用下表中的数值。

(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。例：

  队首标志

         K₂   

 

K1	P1	K2	P2	K3	P3	K4	P4	K5	P5
	0		K4		K5		K3		K1
	2		3		1		2		4
	1		5		3		4		2
	R		R		R		R		R
	PCB1		PCB2		PCB3		PCB4		PCB5

(4) 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：

优先数-1

要求运行时间-1

来模拟进程的一次运行。

提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。

(5) 进程运行一次后，若要求运行时间¹0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（E），且退出队列。

(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。

(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。

源代码：

#include <iostream>

#include <ctime>

#include <string>

#include <stdlib.h>

using namespace std;

// 定义进程控制块

typedef struct PCB

{

    string name;//进程名

    PCB *next;//链接指针

    int run_time = 0;//要求运行时间

    int priority = 0;//优先数

    char status='R';//状态

} *pt;

void init(PCB &p,string n,int rt,int py){

    p.name=n;

    p.run_time=rt;

    p.priority=py;

}//初始化

bool order(pt p){

    int *ifBeChoosed=new int[5];//判别数组，如果PCB已经结束或者已被选择，则不参与最小值排序

    int num=0;//此轮在队列的PCB数量

    for(int i=0;i<5;++i)if(p[i].status=='R'){ifBeChoosed[i]=0;num++;}else ifBeChoosed[i]=1;//踢出已经结束的PCB

    if(num<=0){cout<<"所有进程已执行完毕"<<endl;return false;}//如果所有进程已经结束，结束函数并结束程序

    int lastlast=-1;//给最小值next的指针，初值先设-1，后续判断若为负数给NULL

    for(int n=0;n<num;++n){//给队里num个PCB按优先数大小赋予指针

        int last=5;//每小轮令最小值初值很大确保能被换出

        for(int i=0;i<5;++i)if(ifBeChoosed[i]==0&&p[last].priority>=p[i].priority)last=i;//在队中选择没有被选为最小值且优先值小于等于p[last]的PCB,令其序号为last

        if(lastlast>=0)p[last].next=&p[lastlast];else p[last].next=NULL;//若p[last]是队中最小，则令其next指为空，否则指向上一小轮的last,既是lastlast

        lastlast=last;//令小轮最小值序号设为lastlast

        ifBeChoosed[last]=1;//添加被选则标记，防止其再参与比较

    }

    cout<<"执行进程为："<<p[lastlast].name<<endl;

    cout<<" 其优先数："<<p[lastlast].priority<<" 要求运行时间："<<p[lastlast].run_time<<endl;

    cout<<"除该进程外的执行队列："<<endl;

    pt outp=&p[lastlast];

    if(num<=1)cout<<"没有了"<<endl;

    else

        for(int n=1;n<num;++n){

            cout<<outp->next->name<<" 优先数："<<outp->next->priority<<" 要求运行时间："<<outp->next->run_time<<endl;

            outp=outp->next;

        }

    cout<<endl;

    p[lastlast].priority-=1;

    p[lastlast].run_time-=1;

    if(p[lastlast].run_time<=0)p[lastlast].status='E';  

    return true;

}

int main(){

    int time=1;

    PCB *p=new PCB[6];

    init(p[0],"p1",2,1);

    init(p[1],"p2",3,5);

    init(p[2],"p3",1,3);

    init(p[3],"p4",2,4);

    init(p[4],"p5",4,2);

    init(p[5],"test",0,100);

    cout<<"首轮开始："<<endl;

    while(order(p))cout<<"第"<<++time<<"轮开始："<<endl;

    return 0;

}