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

专业：商业软件工程一班   姓名：吴灿龙  学号：201406114151

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：

struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */
char name[10]; //进程名
char status; //状态
int prio; //优先级
int ntime; //需要的运行时间
int rtime; //已经运行的时间
struct pcb* link;
}*ready=NULL,*p;

 3.      主要程序段及其解释：

实现主要功能的程序段，重要的是程序的注释解释。        

源程序:

/*
Name:   procNQue.c          进程调度模拟实验源码    存储结构链表

  Description: 
  实现一个有 N级队列的多级反馈队列调度算法。
  
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdlib.h> 
#include <conio.h> 
#include <string.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) 
#define N 3
struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */ 
char name[10]; //进程名
char status; //状态
int prio; //优先级
int ntime; //需要的运行时间
int rtime; //已经运行的时间
struct pcb* link; 
}*ready=NULL,*p; 

typedef struct pcb PCB; 


sort() /* 进程进行优先级排列函数*/ 
{ 
	PCB *first, *second; 
	int insert=0; 
	if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*优先级最大者,插入队首*/ 
	{ 
		p->link=ready; 
		ready=p; 
	} 
	else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/ 
	{ 
		first=ready; 
		second=first->link; 
		while(second!=NULL) 
		{ 
			if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/ 
			{ /*插入到当前进程前面*/ 
				p->link=second; 
				first->link=p; 
				second=NULL; 
				insert=1; 
			} 
			else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/ 
			{ 
				first=first->link; 
				second=second->link; 
			} 
		} 
		if(insert==0) first->link=p; 
	} 
} 

input() /* 建立进程控制块函数*/ 
{ 
	int i,num; 
	/*clrscr();  */   /*清屏*/
	printf("\n 请输入进程数?"); 
	scanf("%d",&num); 
	for(i=0;i<num;i++) 
	{ 
		printf("\n 进程号No.%d:\n",i); 
		p=getpch(PCB);  /*宏(type*)malloc(sizeof(type)) */
		printf("\n 输入进程名:"); 
		scanf("%s",p->name); 
		/*printf("\n 输入进程优先数:"); 
		scanf("%d",&p->prio); */
		p->prio=N;
		printf("\n 输入进程运行时间:"); 
		scanf("%d",&p->ntime); 
		printf("\n"); 
		p->rtime=0;p->status='r'; 
		p->link=NULL; 
		sort(); /* 调用sort函数*/ 
	} 
	
} 
void readFile(){
	
	FILE *fp;
	int m=0;
	char s[800];
	int i=0,j=0,k=0;
	if((fp = fopen ("进程信息.txt","r"))==NULL)
	{
		printf("读取失败!\n");
		printf("按任意键返回......");
		getch();
		printf("\n\n");
	}
	//读取命令
	else{
		
		while(!feof(fp))
		{
			j=0;
			k=0;
			//按行读取
			fgets(s,800,fp);
			s[strlen(s)]='\0';
			if(s[strlen(s)-1]==10)    //去掉回车键
				s[strlen(s)-1]='\0';
			p=getpch(PCB);
			if(s[k]!='\0')
			{
				
				while(s[k]!='\t')
				{
					
					p->name[j]=s[k];
					
					j++;
					k++;
				}
				
				p->name[j]='\0';
				
				//读运行时间
				k++;
				j=0;
				p->ntime=0;
				m=0;
				while(s[k]!='\0')
				{//判断数字的位数
					m++;
					k++;
				}
				k=k-m;
				while(s[k]!='\0')
				{
					p->ntime+=(s[k]-48)*(int)pow(10,m-1);
					j++;
					k++;
					m--;
				}
				
				
			}
			p->prio=N;
			p->rtime=0;
			p->status='r'; 
			p->link=NULL;
			sort(); /* 调用sort函数*/  
			i++;
		}
		printf("读取成功!\n");
		printf("按任意键继续......");
		getch();
		printf("\n\n");
	}
}
int space() 
{ 
	int l=0; PCB* pr=ready; 
	while(pr!=NULL) 
	{ 
		l++; 
		pr=pr->link; 
	} 
	return(l); 
} 


disp(PCB * pr) /*单个进程显示函数*/ 
{ 
	
	printf("|%s\t",pr->name); 
	printf("|%c\t",pr->status); 
	printf("|%d\t",pr->prio); 
	printf("|%d\t",pr->ntime); 
	printf("|%d\t",pr->rtime); 
	printf("\n"); 
} 

void printbyprio(int prio)
{
	PCB* pr; 
	pr=ready; 
	printf("\n ****当前第%d级队列(优先数为%d)的就绪进程有:\n",(N+1)-prio,prio); /*显示就绪队列状态*/ 
	printf("\n qname \tstatus\t prio \tntime\t runtime \n"); 
	while(pr!=NULL) 
	{ 
		if (pr->prio==prio) disp(pr); 
		pr=pr->link; 
	} 
}

check() /* 显示所有进程状态函数 */ 
{ 
	PCB* pr; 
	int i;
	printf("\n /\\/\\/\\/\\当前正在运行的进程是:%s",p->name); /*显示当前运行进程*/ 
	printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n"); 
	disp(p); 
	
	printf("\n 当前就绪队列状态为:\n"); /*显示就绪队列状态*/ 
	for(i=N;i>=1;i--)
		printbyprio(i);
		/*
		while(pr!=NULL) 
		{ 
		disp(pr); 
		pr=pr->link; 
		} 
	*/
} 


destroy() /*进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/ 
{ 
	printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n",p->name); 
	free(p); 
} 


running() /* 运行函数。判断是否完成，完成则撤销，否则置就绪状态并插入就绪队列*/ 
{ 
	int slice,i;
	slice=1;
	for(i=1;i<((N+1)-p->prio);i++)
		slice=slice*2;
    
	for(i=1;i<=slice;i++)
	{
		(p->rtime)++; 
		if (p->rtime==p->ntime)
			break;
		
	}
	if(p->rtime==p->ntime) 
		destroy(); /* 调用destroy函数*/ 
	else 
	{ 
		if(p->prio>1) (p->prio)--; 
		p->status='r'; 
		sort(); /*调用sort函数*/ 
	} 
} 
void cteatpdisp()
/*显示(运行过程中)增加新进程后,所有就绪队列中的进程*/
{ 
	
	int i;
	
	printf("\n 当增加新进程后,所有就绪队列中的进程(此时无运行进程):\n"); /*显示就绪队列状态*/ 
	for(i=N;i>=1;i--)
		printbyprio(i);
}
void creatp()
{
	char temp;
	printf("\nCreat one  more process?type Y (yes)");
	scanf("%c",&temp);
	if (temp=='y'||temp=='Y')
	{
        input();
        cteatpdisp();
	}
	
}        


main() /*主函数*/ 
{ 
	int len,h=0; 
	char ch;
	int select;
	printf("\t\t-----模拟进程调度-----\n\n");
	printf("---是否要读取进程文件？<1是0不是>---\n请选择:");
	scanf("%d",&select);
	if(select==1){
		readFile();
	}
	else
	{
		input();
	}
	len=space(); 
	while((len!=0)&&(ready!=NULL)) 
	{ 
		ch=getchar(); 
		/*getchar();*/
		h++; 
		printf("\n The execute number:%d \n",h); 
		p=ready; 
		ready=p->link; 
		p->link=NULL; 
		p->status='R'; 
		check(); 
		running(); 
		creatp();
		printf("\n 按任一键继续......"); 
		ch=getchar(); 
	} 
	printf("\n\n 进程已经完成.\n"); 
	ch=getchar(); 
	ch=getchar();
} 

　　运行结果：

5、总结

      经过这次实验，了解到进程调度的过程，以及进程调度的过程。