实验二作业调度模拟程序

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、       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。

二、实验内容

根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

三、实验环境

可以采用TC，也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB，VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。

四、实验原理及核心算法参考程序段

     单道FCFS算法：

        

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>  
#include <conio.h>   
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
#define NULL 0
int n;
float T1=0,T2=0; 
int times=0;  
struct jcb      //作业控制块 
{   
  char name[10];  //作业名 
  int reachtime;   //作业到达时间  
  int starttime;    //作业开始时间   
  int needtime;       //作业需要运行的时间  
  float super;       //作业的响应比  
  int finishtime;       //作业完成时间  
  float cycletime;       //作业周转时间   
  float cltime;           //作业带权周转时间  
  char state;            //作业状态  
  struct jcb *next;      //结构体指针 
}*ready=NULL,*p,*q;  
typedef struct jcb JCB; 
void inize()       //初始化界面
{
    printf("\n\n\t\t*********************************************\t\t\n"); 
    printf("\t\t\t\t单道批处理作业调度系统\n");  
    printf("\t\t*********************************************\t\t\n"); 
    printf("\n\n\n\t\t\t\t\t文其马\n"); 
    printf("\t\t\t\t\t\t作业调度程序\n\n");  
    printf("\n\n\n\t\t请按任意键进入主菜单："); 
    getch();
}
void inital() //建立作业控制块队列,先将其排成先来先服务的模式队列
{
    int i;  
    printf("\n输入作业数:"); 
    scanf("%d",&n); 
    for(i=0;i<n;i++)     
    {          
        p=getpch(JCB);          
        printf("\n输入作业名:");         
        scanf("%s",p->name);         
        getch();
        p->reachtime=i;          
        printf("作业默认到达时间:%d",i);         
        printf("\n输入作业需运行时间:");         
        scanf("%d",&p->needtime);         
        p->state='W';         
        p->next=NULL;          
        if(ready==NULL)  
            ready=q=p;         
        else{              
            q->next=p;             
            q=p;             
        }     
    } 
}
void disp(JCB* q,int m) //显示作业运行后的周转时间及带权周转时间等 
{
     if(m==3)             //显示高响应比算法调度作业后的运行情况 
     {    
         printf("\n作业%s正在运行，估计其运行情况：\n",q->name);   
         printf("\n 开始运行时刻 \t 完成时刻 \t 周转时间 \t 带权周转时间 \t相应比 \n");     
         printf(" %d    \t",q->starttime);     
         printf("           %d    \t",q->finishtime);    
         printf(" %f    \t",q->cycletime);    
         printf(" %f\t",q->cltime);    
         printf(" %f\n",q->super);   
         getch();     
     } 
     else      // 显示先来先服务,最短作业优先算法调度后作业的运行情况     
     {     
         printf("\n作业%s正在运行，估计其运行情况：\n",q->name);   
         printf("\n 开始运行时刻 \t 完成时刻 \t 周转时间 \t 带权周转时间 \n");     
         printf(" %d    \t",q->starttime);     
         printf("           %d    \t",q->finishtime);    
         printf(" %f    \t",q->cycletime);    
         printf(" %f\t",q->cltime);    
         getch();     
     } 
}
void running(JCB *p,int m)      //运行作业 
{            
    if(p==ready)         //先将要运行的作业从队列中分离出来
    {
                         
        ready=p->next;                 
        p->next=NULL;             
    }             
    else
    {                  
        q=ready;                  
        while(q->next!=p)  
            q=q->next;                 
        q->next=p->next;            
    }        
    p->starttime=times;//计算作业运行后的完成时间,周转时间等等             
    p->state='R';              
    p->finishtime=p->starttime+p->needtime;              
    p->cycletime=(float)(p->finishtime-p->reachtime);             
    p->cltime=(float)(p->cycletime/p->needtime);             
    T1+=p->cycletime;             
    T2+=p->cltime;              
    disp(p,m);        //调用disp()函数,显示作业运行情况             
    times+=p->needtime;             
    p->state='F';          
    printf("\n%s 作业已完成!\n请按任意键继续...\n",p->name);             
    free(p);          //释放运行后的作业             
    getch(); 
} 
void super()          //计算队列中作业的高响应比 
{    
    JCB *padv;   
    padv=ready;  
    do{      
        if(padv->state=='W'&&padv->reachtime<=times)  
            padv->super=(float)(times-padv->reachtime+padv->needtime)/padv->needtime;      
        padv=padv->next;    
    }
    while(padv!=NULL); 
}  
void final()       //最后打印作业的平均周转时间,平均带权周转时间 
{      
    float s,t;     
    t=T1/n;     
    s=T2/n;    
    getch();     
    printf("\n\n作业已经全部完成!");     
    printf("\n%d个作业的平均周转时间是：%f",n,t);    
    printf("\n%d个作业的平均带权周转时间是：%f\n\n\n",n,s); 
}
void hrn(int m)      //高响应比算法 
{    
    JCB *min;   
    int i,iden;   
    system("cls");   
    inital();    
    for(i=0;i<n;i++)     
    {          
        p=min=ready;
        iden=1;         
        super();         
        do{              
            if(p->state=='W'&&p->reachtime<=times)                 
                if(iden)                     
                {                          
                    min=p;
                    iden=0;                     
                }                  
                else if(p->super>min->super) 
                    min=p;             
                p=p->next;         
        }while(p!=NULL);         
        if(iden)              
        {                
            i--;
            times++;                 
            if(times>1000)  
            {
                printf("\nruntime is too long...error...");
                getch();
            }             
        }         
        else             
        {               
            running(min,m);      //调用running()函数         
        }      
    }   //for      

    final();           //调用running()函数 
} 
void sjf(int m)      // 最短作业优先算法 
{      
    JCB *min;     
    int i,iden;     
    system("cls");     
    inital();      
    for(i=0;i<n;i++) 
    {          
        p=min=ready;
        iden=1;         
        do{ 
            if(p->state=='W'&&p->reachtime<=times)                 
                if(iden)
                {                          
                    min=p;iden=0;                     
                }                  
                else if(p->needtime<min->needtime) min=p;             
            p=p->next;
            }
        while(p!=NULL);
                if(iden) 
                {             
                    i--;               
                    times++;     
                    if(times>100)
                    {
                        printf("\nruntime is too long...error");
                        getch();
                    }             
                }         
                else{              
                    running(min,m);      //调用running()函数         
                }     
    }  //for     
    final();      //调用running()函数 
}
void fcfs(int m)     //先来先服务算法 
{      
    int i,iden;     
    system("cls");     
    inital();      
    for(i=0;i<n;i++)         
    {             
        p=ready;
        iden=1;           
        do{                
            if(p->state=='W'&&p->reachtime<=times)  iden=0;               
            if(iden)p=p->next;              
        }while(p!=NULL&&iden);            
            if(iden)             
            {              
                i--;               
                printf("\n没有满足要求的进程,需等待");              
                times++;               
                if(times>100){printf("\n时间过长");
                getch();
                }             
            }         
            else{              
                running(p,m);    //调用running()函数          
            }       
    }      
    final();        //调用running()函数 
}
void mune() 
{   
    int m;    
    system("cls");  
    printf("\n\n\t\t*********************************************\t\t\n"); 
    printf("\t\t\t\t作业调度主菜单\n");  
    printf("\t\t*********************************************\t\t\n");   
    printf("\n\n\n\t\t\t1.先来先服务算法");  
    printf("\n\t\t\t2.最短作业优先算法");  
    printf("\n\t\t\t3.响应比高者优先算法");  
    printf("\n\t\t\t0.退出程序");  
    printf("\n\n\t\t\t\t选择算法:");  
    scanf("%d",&m); 
    switch(m)   
    {      
    case 1:       
        fcfs(m);       
        getch();         
        system("cls");        
        mune();       
        break;    
    case 2:       
        sjf(m);       
        getch();        
        system("cls");       
        mune();       
        break;    
    case 3:       
        hrn(m);       
        getch();         
        system("cls");      
        mune();       
        break;    
    case 0:       
        system("cls");      
        break;    
    default:       
        printf("选择错误,重新选择.");       
        getch();        
        system("cls");       
        mune();   
    } 
}
main()
{
    mune();
    inize();
}