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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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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 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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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？ |
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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 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("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作业名 \t 作业需运行时间\n",q->name,p->needtime);
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; //计算平均周转时间
s=T2/n; //计算平均带权周转时间
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"); //调用系统命令，清屏
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
}
}
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
}
}
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\t\t *\n");
printf("\t\t*********************************************\t\t\n");
printf("\n\n\t\t*********************************************\t\t");
printf("\n\t\t*\t1.先来先服务算法\t\t *");
printf("\n\t\t*\t2.最短作业优先算法\t\t *");
printf("\n\t\t*\t3.响应比高者优先算法\t\t *");
printf("\n\t\t*\t0.退出程序\t\t\t *");
printf("\n\t\t*********************************************\t\t\n");
printf("\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() //主函数
{
mune();
return 0;
}
