实验二、作业调度模拟程序

专业:商软一班   姓名:邹育萍 学号:201406114106

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?

作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。

2

一个作业具备什么信息?

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。

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

单个作业使用结构体,多个作业使用队列。

4

操作系统中,常用的作业调度算法有哪些?

先来先服务(FCFS)算法,最短作业优先 (SJF)算法,最短剩余时间优先算法,最高响应比优先(HRRN)算法。

5

如何编程实现作业调度算法?

先来先服务算法。

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?

输入:读取文件

输出:计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。

 

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。

、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<string.h>
#define Max 100

struct    Proc
{
    char name[4];//作业名
    int  starttime;//作业到达系统时间
    int needtime;//作业运行时间
    int runtime;//作业周转时间
    int endtime;//作业完成时间
    double DQZZtime;//带权周转时间
    int waittime;//等待时间
    double xyb;//响应比
};

Proc proc[Max],temp;

void input(int n)
{
    int i;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("Name:");
        scanf("%s",&proc[i].name); 
        printf("StartTime:");
        scanf("%d",&proc[i].starttime);
        printf("NeedTime:");
        scanf("%d",&proc[i].needtime);
        printf("\n");
    }
}

void sort(int n)
{
    int i,j;
    for(i=0;i<n-1;i++)
    {  
        for(j=0;j<n-i-1;j++)
        {
            if(proc[j].starttime>proc[j+1].starttime)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
}

void FCFS(int n)//先来先服务
{
    int i,j;
    sort(n);
    for(i=0;i<n;i++)
    {   
        //第一个进程      
        if(i==0)      
        {            
            proc[i].runtime=proc[i].needtime;     
            proc[i].endtime=proc[i].starttime+proc[i].runtime;  
        }       
        else   
        {           
            if(proc[i].starttime>proc[i-1].endtime)   
            {              
                proc[i].runtime=proc[i].needtime;  
                proc[i].endtime=proc[i].starttime+proc[i].runtime;    
            }          
            else          
            {               
                proc[i].runtime=proc[i].needtime+proc[i-1].endtime-proc[i].starttime;        
                proc[i].endtime=proc[i].starttime+proc[i].runtime;         
            }       
        }  
        proc[i].DQZZtime=proc[i].runtime*1.0/proc[i].needtime; 
    }
}


//最短作业优先,假设在前3个作业运行完之前所有作业均已到达
void SJF(int n)
{
    int i,j,k,m;
    int min;
    int b=0,c=0,d=0; //用b统计需等待作业0运行的作业个数,c统计需等待作业1运行的作业个数
    sort(n);
    proc[0].endtime=proc[0].starttime+proc[0].needtime;
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        if(proc[i].starttime<proc[0].endtime)
        {
            b++;        ////作业到达但第0个作业还在运行时,用b统计需等待作业0运行的作业个数
        }
    }
    for(i=1;i<b+1;i++)
    {
        for(j=1;j<b+1-1;j++)
        {
            if(proc[j].needtime>proc[j+1].needtime)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    if(proc[1].starttime>proc[0].endtime)
        proc[1].endtime=proc[1].starttime;
    else
        proc[1].endtime=proc[0].endtime+proc[1].needtime;
    for(i=2;i<n;i++)
    {
        if(proc[i].starttime<proc[1].endtime)
        {
            c++;        //作业到达但第1个作业还在运行时,用c统计需等待作业1运行的作业个数
        }
    }
    for(i=2;i<c+2;i++)
    {
        for(j=2;j<c+2-1;j++)
        {
            if(proc[j].needtime>proc[j+1].needtime)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    if(proc[2].starttime>proc[1].endtime)
        proc[2].endtime=proc[2].starttime;
    else
        proc[2].endtime=proc[1].endtime+proc[2].needtime;
    for(i=3;i<d+3;i++)
    {
        for(j=3;j<d+3-1;j++)
        {
            if(proc[j].needtime>proc[j+1].needtime)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        if(proc[i].starttime>proc[i-1].endtime)
        {                                     
            proc[i].endtime=proc[i].starttime+proc[i].needtime;
            proc[i].runtime=proc[i].needtime;
        }
        else
        {
            proc[i].endtime=proc[i-1].endtime+proc[i].needtime;
            proc[i].runtime=proc[i].endtime-proc[i].starttime;
        }
        proc[i].DQZZtime=proc[i].runtime*1.0/proc[i].needtime;
    }
}


void HRRN(int n)
{
    int i,j;
    sort(n);
    proc[0].endtime=proc[0].starttime+proc[0].needtime;
    for(i=1;i<n;i++)
    {
        proc[i].waittime=proc[0].endtime-proc[i].starttime;
        proc[i].xyb=1+(proc[i].waittime/proc[i].needtime);
    }
    //运行完作业0后,剩下的作业按响应比高到低排序
    for(i=1;i<n-1;i++)
    {
        for(j=1;j<n-i-1;j++)
        {
            if(proc[j].xyb<proc[j+1].xyb)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    proc[1].endtime=proc[0].endtime+proc[1].needtime;
    //运行完作业1后,剩下的作业按响应比高到低排序
    for(i=2;i<n-1;i++)
    {
        for(j=2;j<n-i-1;j++)
        {
            if(proc[j].xyb<proc[j+1].xyb)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    proc[2].endtime=proc[1].endtime+proc[2].needtime;
    //运行完作业2后,剩下的作业按响应比高到低排序
    for(i=3;i<n-1;i++)
    {
        for(j=3;j<n-i-1;j++)
        {
            if(proc[j].xyb<proc[j+1].xyb)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    proc[3].endtime=proc[2].endtime+proc[3].needtime;
    //运行完作业3后,剩下的作业按响应比高到低排序
    for(i=4;i<n-1;i++)
    {
        for(j=4;j<n-i-1;j++)
        {
            if(proc[j].xyb<proc[j+1].xyb)
            {
                temp=proc[j];
                proc[j]=proc[j+1];
                proc[j+1]=temp;
            }
        }
    }
    
    
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        if(proc[i].starttime>proc[i-1].endtime)
        {                                      
            proc[i].endtime=proc[i].starttime+proc[i].needtime; 
            proc[i].runtime=proc[i].needtime;
        }
        else
        {
            proc[i].endtime=proc[i-1].endtime+proc[i].needtime;
            proc[i].runtime=proc[i].endtime-proc[i].starttime; 
        }
        proc[i].DQZZtime=proc[i].runtime*1.0/proc[i].needtime; 
    }
}




void output(int n)
{     
    int sumtime=0;//作业总周转时间
    double sumDQ=0;//作业总带权周转时间
    int i;  
    printf("进程名    开始时间    所需时间    运行时间    结束时间    带权周转时间\n");
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        printf("%4s%10d%13d%13d%13d\t%13lf\n",proc[i].name,proc[i].starttime,proc[i].needtime,proc[i].runtime,proc[i].endtime,proc[i].DQZZtime);
        sumtime+=proc[i].runtime; 
        sumDQ+=proc[i].DQZZtime;
    }
    printf("平均作业周转时间为:%.2lf\n",sumtime*1.0/n); 
    printf("平均带权作业周转时间为:%.2lf\n",sumDQ*1.0/n); 
    printf("\n");
}





int main()
{
    int n,i;
    printf("请输入进程数n:");
    scanf("%d",&n);
    input(n);
    while(1)
    {
        printf("1.先来先服务FCFS\n2.最短作业优先SJF\n3.最高响应比优先\n4.退出\n");
        scanf("%d",&i);
        if(i==1)
        {
            printf("******************************先来先服务FCFS********************************\n");
            FCFS(n);
            output(n);
        }
        if(i==2)
        {
            printf("*****************************短作业优先服务SJF********************************\n");;
            SJF(n);
            output(n);
        }
        if(i==3)
        {
            printf("*****************************最高响应比优先服务HRRN****************************\n");
            HRRN(n);
            output(n);
        }
        if(i==4)
        {
            exit(0);
        }
    }
    output(n);
}