1. 目的和要求
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。

实验要求

设计一个有 N（N不小于5）个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：“时间片轮转法”调度算法对N个进程进行调度。

 

2. 实验内容
完成两个算法(简单时间片轮转法、多级反馈队列调度算法)的设计、编码和调试工作，完成实验报告。

 

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) 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。

3) 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。

4) 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，应把它插入就绪队列等待下一次调度。

5) 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。 　　

6) 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

 

3. 实验原理及核心算法
“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。

 

(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。

 

4. 实验环境
自主选择实验环境。可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的可视化环境，利用各种控件较为方便。

5. 实验环境

    1.源程序名Gg.c

        可执行程序名：Gg.exe

    2.原理分析及流程图

       输入全部进程，程序自动遵循简单轮转法的要求开始运行，最后输出结果。

  1 #include"stdio.h"
  2 #include"stdlib.h"
  3 #include"string.h"
  4 typedef struct node
  5 {
  6 char name[10]; //进程标志符
  7 int prio; //进程优先数
  8 int cputime; //进程占用cpu时间
  9 int needtime; //进程到完成还要的时间
 10 char state; //进程的状态
 11 struct node *next; //链指针
 12 }PCB;
 13 PCB *finish,*ready,*tail,*run; //队列指针
 14 int N; //进程数
 15 //将就绪队列的第一个进程投入运行
 16 firstin()
 17 {
 18 run=ready; //就绪队列头指针赋值给运行头指针
 19 run->state='R'; //进程状态变为运行态
 20 ready=ready->next; //就绪列头指针后移到下一进程
 21 }//标题输出函数
 22 void prt1(char a)
 23 {
 24 printf("进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态\n");
 25 
 26 }
 27 //进程PCB输出
 28 void prt2(char a,PCB *q)
 29 { //优先数算法输出
 30 printf(" % -10s% -10d% -10d% -10d %c\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->prio,q->state);
 31 }
 32 //输出函数
 33 void prt(char algo)
 34 {
 35 PCB *p;
 36 prt1(algo); //输出标题
 37 if(run!=NULL) //如果运行标题指针不空
 38 prt2(algo,run); //输出当前正在运行的PCB
 39 p=ready; //输出就绪队列PCB
 40 while(p!=NULL)
 41 {
 42 prt2(algo,p);
 43 p=p->next;
 44 }
 45 p=finish; //输出完成队列的PCB
 46 while(p!=NULL) 
 47 {
 48 prt2(algo,p);
 49 p=p->next;
 50 }
 51 getchar(); //按任意键继续
 52 }
 53 //优先数的算法插入算法
 54 insert1(PCB *q)
 55 {
 56 PCB *p1,*s,*r;
 57 int b;
 58 s=q; //待插入的PCB指针
 59 p1=ready; //就绪队列头指针
 60 r=p1; //r做p1的前驱指针
 61 b=1;
 62 while((p1!=NULL)&&b) //根据优先数确定插入位置
 63 if(p1->prio>=s->prio)
 64 {
 65 r=p1;
 66 p1=p1->next;
 67 }
 68 else
 69 b=0;
 70 if(r!=p1) //如果条件成立说明插入在r与p1之间
 71 {
 72 r->next=s;
 73 s->next=p1;
 74 }
 75 else
 76 {
 77 s->next=p1; //否则插入在就绪队列的头
 78 ready=s;
 79 }
 80 }
 81 //优先数创建初始PCB信息
 82 void create1(char alg)
 83 {
 84 PCB *p;
 85 int i,time;
 86 char na[10];
 87 ready=NULL; //就绪队列头文件
 88 finish=NULL; //完成队列头文件
 89 run=NULL; //运行队列头文件
 90 printf("输入进程号和运行时间：\n"); //输入进程标志和所需时间创建PCB
 91 for(i=1;i<=N;i++)
 92 {
 93 p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB));
 94 scanf("%s",na);
 95 scanf("%d",&time);
 96 strcpy(p->name,na);
 97 p->cputime=0;
 98 p->needtime=time;
 99 p->state='w';
100 p->prio=50-time;
101 if(ready!=NULL) //就绪队列不空，调用插入函数插入
102 insert1(p);
103 else
104 {
105 p->next=ready; //创建就绪队列的第一个PCB
106 ready=p;
107 }
108 }
109 //clrscr();
110 printf(" 优先数算法输出信息：\n");
111 printf("***********************************************\n");
112 prt(alg); //输出进程PCB信息
113 run=ready; //将就绪队列的第一个进程投入运行
114 ready=ready->next;
115 run->state='R';
116 }
117 //优先数调度算法
118 void priority(char alg)
119 {
120 while(run!=NULL) //当运行队列不空时，有进程正在运行
121 {
122 run->cputime=run->cputime+1;
123 run->needtime=run->needtime-1;
124 run->prio=run->prio-3; //每运行一次优先数降低3个单位
125 if(run->needtime==0) //如所需时间为0将其插入完成队列
126 {
127 run->next=finish;
128 finish=run;
129 run->state='F'; //置状态为完成态
130 run=NULL; //运行队列头指针为空
131 if(ready!=NULL) //如就绪队列不空                              
132 firstin(); //将就绪队列的第一个进程投入运行
133 }
134 else //没有运行完同时优先数不是最大，则将其变为就绪态插入到就绪队列
135 if((ready!=NULL)&&(run->prio<ready->prio))
136 {
137 run->state='W';
138 insert1(run);
139 firstin(); //将就绪队列的第一个进程投入运行
140 }
141 prt(alg); //输出进程PCB信息
142 }
143 }                                                                 
144 //主函数
145 void main()
146 {
147 char algo; //算法标记
148 //clrscr();
149 
150 printf("输入进程数：\n");
151 scanf("%d",&N); //输入进程数
152 create1(algo); //优先数算法
153 priority(algo);
154 }

 

6.实验总结

  这次实验难度很大，我思考了很久，因为我最好的方法就是运用指针队列，但是我指针队列方面的知识已经忘记很多了，这对我来说十分困难。最后自己在网上的搜索和同学老师的指导我还是做出来了。