实验三进程调度模拟程序

专业:商软一班   姓名:董婷婷 学号:201406114105 

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):

源代码:

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define Max 100
typedef struct pcb
{
	char name[Max];  //进程名
	int priority;    //优先级
	int arrtime;     //到达时间
	int needtime;    //需要运行时间
	int usedtime;    //已用时间
	char state;      //进程状态 
}PCB;
PCB pcb[Max];

int n=1;
int pTime;  //时间片
char SelectMenu();
void Input();
void Sort();
void Print();
void Attemper();

char SelectMenu()
{
	char select;
	printf("功能菜单:");
	printf("\n    1.增加并调度进程");
	printf("\n    2.打印进程");
	printf("\n    3.退出");
	printf("\n请输入你的选择(1--3):");
	do{
		select=getchar();
	}while(select!='1'&&select!='2'&&select!='3');
	return select;
}
void main()
{
	int choice;
	n=1;
    printf("                       \n");
	printf("\t\t欢迎使用进程调度模拟\n\n");	
	choice=SelectMenu();
	do{
		if(choice=='1')
		{
			printf("                       \n");
			printf("请设置时间片的大小:");
			scanf("%d",&pTime);
			Input();
			Print();
			Attemper();
		}
		if(choice=='2')
		{
			Print();
		}
		if(choice=='3')
		{
			return;
		}
		choice=SelectMenu();
	}while(1);
}
void Input()
{
	do{
		printf("\n---请输入第%d个进程进程---\n",n);
		printf("\n进程名:");
		scanf("%s",pcb[n].name);
		printf("进程优先级:");
		scanf("%d",&pcb[n].priority);
		printf("进程需要的时间:");
		scanf("%d",&pcb[n].needtime);
		pcb[n].arrtime=n;
		pcb[n].usedtime=0;
		pcb[n].state='W';
		n++;
	}while(n<5);
}
void Sort()
{
	int i,j;
	PCB temp;
	for(i=0;i<n-1;i++)         //按照到达时间排序
	{
		for(j=n-2;j>=i;j--)
		{
			if(pcb[j+1].arrtime<pcb[j].arrtime)
			{
				temp=pcb[j];
				pcb[j]=pcb[j+1];
				pcb[j+1]=temp;
			}
		}
	}
	
	for(i=0;i<n-1;i++)      //按照优先级排序
	{
		for(j=n-2;j>=i;j--)
		{
			if(pcb[j+1].priority>pcb[j].priority)
			{
				temp=pcb[j];
				pcb[j]=pcb[j+1];
				pcb[j+1]=temp;
			}
		}
	}
	if(pcb[0].state!='F')
	{
		pcb[0].state='R'; 
	}
}
void Print()
{
	int i;
	Sort();
	printf("\n   进程名    优先级  到达时间  需要时间    已用时间   进程状态 \n");
	for(i=0;i<n;i++)
	{
		printf("%8s%8d %8d %10d %10d %10c\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].arrtime,pcb[i].needtime,pcb[i].usedtime,pcb[i].state);
	}
}
void Attemper()
{
	do{
		if((pcb[0].needtime-pcb[0].usedtime)>pTime)   //判断进程剩余的运行时间是否大于时间片
		{
			pcb[0].usedtime+=pTime;
			pcb[0].priority--;
			pcb[0].state='W';
		}
		else                       //已完成的进程
		{
			pcb[0].usedtime=pcb[0].needtime;
			pcb[0].priority=-1;
			pcb[0].state='F';
		}
		Print();
	}while(pcb[0].state!='F');
}

运行结果:

 

5. 实验总结

     这次实验是关于进程调度模拟程序,在学习进程调度模拟程序相关算法的同时,不仅让我学到了很多算法思想,也很好开拓了我们的思维,学会从不同的角度去思考问题和解决问题。