[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：商软一班   姓名：许恒蓝 学号：201406114122

1.实验目的和要求

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。 

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）：

 

代码：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
void arrivesort(struct pcb pcbs[10],int n);
void result(struct pcb pcbs[10],int n);
void prioritysort(struct pcb pcbs[10],int n);

struct pcb{
    char name[10];
    int priority;         //进程优先级
    int arrivetime;      //进程到达时间
    int needtime;        //进程需要运行时间
    int usetime;

};

 void main()
{
    struct pcb pcbs[10];
    int n,i; //n个进程

    printf("输入进程个数:",n);
    scanf("%d",&n);
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("\n 第%d个进程:\n",i);
        printf("输入进程名:\n");
        scanf("%s",pcbs[i].name);
        printf("输入优先级:\n");
        scanf("%d",&pcbs[i].priority);
        printf("输入到达时间:\n");
        scanf("%d",&pcbs[i].arrivetime);
        printf("输入运行时间:\n");
        scanf("%d",&pcbs[i].needtime);
        pcbs[i].usetime=0;
    }
  
    for(i=0;i<n;i++)
    {
      prioritysort(pcbs,n);
         arrivesort(pcbs,n);
    
      pcbs[i].usetime++;
      printf("\n");
      printf("进程运行顺序：\n");
      
      result(pcbs,n);
      pcbs[i].priority--;
      pcbs[i].usetime++;
    }
}

void arrivesort(struct pcb pcbs[10],int n)
{
   int i=0;
   char temp[10];
   int min;            
   for(i=0;i<n-1;i++)
      {
          if(pcbs[i].arrivetime>pcbs[i+1].arrivetime)
          {
              min=pcbs[i].arrivetime;
              pcbs[i].arrivetime=pcbs[i+1].arrivetime;
              pcbs[i+1].arrivetime=min;

              min=pcbs[i].needtime;
              pcbs[i].needtime=pcbs[i+1].needtime;
              pcbs[i+1].needtime=min;
             
              min=pcbs[i].priority;
              pcbs[i].priority=pcbs[i+1].priority;
              pcbs[i+1].priority=min;

              strcpy(temp,pcbs[i].name);
              strcpy(pcbs[i].name,pcbs[i+1].name);
              strcpy(pcbs[i+1].name,temp);
          }
      }                    
}

void result(struct pcb pcbs[10],int n)
{
    int i;
    printf("进程名\t优先级\t到达时间\t运行时间\n");
     for(i=0;i<n;i++)
    {
    printf("%s\t     %d\t       %d\t       %d\n",pcbs[i].name,pcbs[i].priority,pcbs[i].arrivetime,pcbs[i].needtime);
    }
}

void prioritysort(struct pcb pcbs[10],int n)
{
   int i=0;
   char temp[10];
   int min;            
   for(i=0;i<n;i++)
      {
          if(pcbs[i].priority<pcbs[i+1].priority)
          {
              min=pcbs[i].priority;
              pcbs[i].priority=pcbs[i+1].priority;
              pcbs[i+1].priority=min;

              min=pcbs[i].arrivetime;
              pcbs[i].arrivetime=pcbs[i+1].arrivetime;
              pcbs[i+1].arrivetime=min;

              min=pcbs[i].needtime;
              pcbs[i].needtime=pcbs[i+1].needtime;
              pcbs[i+1].needtime=min;

              strcpy(temp,pcbs[i].name);
              strcpy(pcbs[i].name,pcbs[i+1].name);
              strcpy(pcbs[i+1].name,temp);
              
          }               
      }                         
}