3.24进程调度模拟算法
一、实验目的
通过编写模拟进程调度程序，了解进程控制块、进程队列等基本概念，体会优先数算法和时间片轮转算法的具体实施过程，掌握进程调度的核心机制，提高对处理机管理的理解和应用能力。
二、实验要求
1.设计进程控制块 PCB 的结构,通常应包括如下信息:
进程名、进程优先数 (或轮转时间片数)、 进程已占用的 CPU 时间、进程到完成还需要 的时间、 进程的状态、 当前队列指针等。
2.
优先数调度算法程序
循环轮转调度算法程序
三、实验过程
1.准备
A. 查阅相关资料：
B. 初步编写程序：
C. 准备测试数据：
2.上机调试
3. 主要流程和源代码
#include <iostream>
#include <string>
#include <queue>
#include <vector>
using namespace std;
// 定义进程控制块PCB结构
struct PCB {
string name; // 进程名
int prio; // 优先数
int cputime; // 已占用的CPU时间
int needtime; // 还需要的时间
char state; // 进程状态: R(运行), W(就绪), F(完成)
PCB* next; // 指向下一个PCB的指针
PCB(string n, int p, int c, int ne, char s) : name(n), prio(p), cputime(c), needtime(ne), state(s), next(nullptr) {}
};
// 全局指针
PCB* run = nullptr; // 当前运行进程指针
PCB* readyHead = nullptr; // 就绪队列头指针
PCB* readyTail = nullptr; // 就绪队列尾指针
PCB* finishHead = nullptr;// 完成队列头指针
// 函数声明
void insert1(PCB* pcb); // 优先数算法中插入就绪队列
void insert2(PCB* pcb); // 时间片轮转法中插入就绪队列尾部
void firstIn(); // 调度就绪队列的第一个进程投入运行
void printStatus(); // 显示所有进程的状态
PCB* createProcess(string name, int needtime); // 创建新进程
void priSched(); // 优先数调度算法
void roundSched(); // 时间片轮转调度算法
int main() {
int choice;
cout << "请选择调度算法: 1. 优先数调度算法 2. 时间片轮转调度算法" << endl;
cin >> choice;
int numProcesses;
cout << "请输入进程数量: ";
cin >> numProcesses;
for (int i = 0; i < numProcesses; ++i) {
string name;
int needtime;
cout << "请输入进程名和所需时间: ";
cin >> name >> needtime;
PCB* newProcess = createProcess(name, needtime);
if (choice == 1) {
insert1(newProcess);
} else if (choice == 2) {
insert2(newProcess);
}
}
while (run || readyHead) {
if (choice == 1) {
priSched();
} else if (choice == 2) {
roundSched();
}
printStatus();
}
return 0;
}
// 插入优先数算法的就绪队列
void insert1(PCB* pcb) {
PCB* temp = readyHead;
if (!temp || pcb->prio > temp->prio) {
pcb->next = readyHead;
readyHead = pcb;
if (!readyTail) readyTail = pcb;
} else {
while (temp->next && temp->next->prio >= pcb->prio) {
temp = temp->next;
}
pcb->next = temp->next;
temp->next = pcb;
if (!temp->next) readyTail = pcb;
}
}
// 插入时间片轮转法的就绪队列尾部
void insert2(PCB* pcb) {
if (!readyTail) {
readyHead = readyTail = pcb;
} else {
readyTail->next = pcb;
readyTail = pcb;
}
}
// 调度就绪队列的第一个进程投入运行
void firstIn() {
if (readyHead) {
run = readyHead;
readyHead = readyHead->next;
if (!readyHead) readyTail = nullptr;
run->state = 'R';
}
}
// 显示所有进程的状态
void printStatus() {
cout << "name\tcputime\tneedtime\tpriority\tstate" << endl;
// 显示运行态
if (run) {
cout << run->name << "\t" << run->cputime << "\t" << run->needtime << "\t" << run->prio << "\tR" << endl;
}
// 显示就绪态
PCB* temp = readyHead;
while (temp) {
cout << temp->name << "\t" << temp->cputime << "\t" << temp->needtime << "\t" << temp->prio << "\tW" << endl;
temp = temp->next;
}
// 显示完成态
temp = finishHead;
while (temp) {
cout << temp->name << "\t" << temp->cputime << "\t" << temp->needtime << "\t" << temp->prio << "\tF" << endl;
temp = temp->next;
}
}
// 创建新进程
PCB* createProcess(string name, int needtime) {
int prio = 50 - needtime; // 优先数计算
return new PCB(name, prio, 0, needtime, 'W');
}
// 优先数调度算法
void priSched() {
if (!run) firstIn(); // 如果没有运行的进程，调度就绪队列的第一个进程
if (run) {
run->cputime++;
run->prio--;
run->needtime--;
if (run->needtime == 0) { // 如果进程完成
run->state = 'F';
PCB* temp = run;
run = nullptr;
temp->next = finishHead;
finishHead = temp;
}
}
}
// 时间片轮转调度算法
void roundSched() {
if (!run) firstIn(); // 如果没有运行的进程，调度就绪队列的第一个进程
if (run) {
run->cputime += 2;
run->needtime -= 2;
if (run->needtime <= 0) { // 如果进程完成
run->state = 'F';
PCB* temp = run;
run = nullptr;
temp->next = finishHead;
finishHead = temp;
} else { // 否则将进程放回就绪队列尾部
run->state = 'W';
insert2(run);
run = nullptr;
}
}
}
4．遇到的主要问题和解决方法
**问题**：优先数调度和时间片轮转调度逻辑混淆，状态更新和链表操作易出错。
**解决方法**：明确算法逻辑，独立封装调度函数；仔细检查链表指针操作，调试输出验证；严格定义状态转换条件，确保状态更新正确。
四、实验结果
浙公网安备 33010602011771号