实验三进程调度模拟程序

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。 

 

主要程序：

/*****时间片轮转法进行CPU调度算法********/
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<string.h>
#define N 10  //定义最大进程数
#define TIME 2//定义时间片大小
typedef struct pcb{
    char id[10];//进程标识数
    int arrivetime;//到达时间
    int runtime;//进程已经占用的cpu时间
    int needtime;//进程还需要的时间
    char state[12];//进程运行状态：wait or runing
    struct pcb *next;
}pcb,*PCB;
PCB head;//设置全局变量用来修改就绪队列
PCB tail;
int count=0;//记录就绪队列中进程数
void CreatProcess(){
    //创建进程
    PCB p,q;//进程的头尾指针都有
    int num;//记录要创建的进程数
    int i,j;
    int arrive[N];
    head=tail=(PCB)malloc(sizeof(pcb));
    head->next=NULL;
    p=head;
    printf("输入你要创建的进程数:");
    scanf("%d",&num);
    count=num;
    printf("********按照进程到达时间从小到大创建就绪队列******\n");
    //初始对其排序来创建就绪队列
    for(i=1;i<=num;i++){
        p->next=(PCB)malloc(sizeof(pcb));
        p=p->next;
        tail=p;
        printf("输入进程%d的标示符:",i);
        scanf("%s",p->id);
        printf("输入进程%d的到达时间：",i);
        scanf("%d",&p->arrivetime);
        printf("输入进程%d已占用的cpu时间：",i);
        scanf("%d",&p->runtime);
        printf("输入进程%d还需要的cpu时间：",i);
        scanf("%d",&p->needtime);
        printf("输入进程%d当前状态:(run 或者wait):",i);
        scanf("%s",p->state);
    }
    tail->next=p->next=NULL;
}
void RR_RunProcess(){
    //运行进程,简单轮转法Round Robin
    PCB p,q,temp;
    p=head->next;
    while(1){
    if(head->next==NULL)
    {
        printf("此时就绪队列中已无进程!\n");
            return ;
    }
    else 
    {
        while(p){
            if((p->needtime>0)&&!(strcmp(p->state,"wait"))){
                printf("进程%s开始,\n",p->id );
                strcpy(p->state,"run");
                p->runtime+=TIME;
                p->needtime-=TIME;  
                if(p->needtime<0)
                    p->needtime=0;
            }
            temp=p;//把该时间片内运行完的进程存到临时temp中
            //把temp接到链表尾部,销毁P； 
            if(temp->needtime>0){//把该时间片内运行完的进程接到就绪队列的尾部
                if(count>1){
                head->next=temp->next;
                tail->next=temp;
                tail=tail->next;
                strcpy(tail->state,"wait");
                tail->next=NULL;
                }
                else if(count==1){//当只有一个进程等待时，分开讨论
                    head->next=temp;
                    tail=temp;
                    strcpy(tail->state,"wait");
                    tail->next=NULL;
 
                }
                  
            }
            if(temp->needtime==0){//销毁就绪队列中已经结束的进程
                count--;//此时就绪队列中进程数减1
                printf("进程%s结束.\n",p->id);
                head->next=temp->next;
                free(temp);//撤销就绪队列中已经结束的进程
 
            }
 
            p=head->next;
 
        }
 
    }
    }
}
void main(){
    printf("**************进程的初始状态!**************\n");
    CreatProcess();
    printf("*******************************************\n\t\t程序运行结果如下:\n\n");
    printf("*******************************************\n");
    RR_RunProcess();//简单轮转法Round Robin
  
}

截图：

总结：

这次作业有一定难度，多级没有写出来。时间片调度算法没有进程执行过程，直接给了结果。这一块存在一定缺陷。