0421 操作系统先到先服务调度

实验二、作业调度模拟程序

专业：商软二班   姓名：列志华 学号：201406114254

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。

三、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：

        

源程序：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<cstdlib>
struct jcb
{
    char name[10];     //作业ID
    char status;       //作业状态
    
    int arrtime;       //作业到达时间
    int reqtime;       //作业要求时间
    int startime;      //作业开始时间
    int finitime;      //作业完成时间
    
    int reRam;
    int reqTape;       //作业要求磁带机数
    int reqPrinter;    //作业要求打印机数
    
    float TAtime,TAWtime;
    float prio;
} jobarr[24],jobfin[24],job[24];

int systime = 0;
int intarr=0,intfin=0,intjod = 0;   //作业到达个数，完成作业个数，未到达作业个数

int RAM = 100 ;
int tape = 2 ;
int printer = 1 ;

//按照先来先服务的原则，自动填上作业开始时间，作业完成时间等信息
void addInfo()
{
    int i=0;
    for(i=0 ; i<intjod ; i++)
    {
        if(i == 0)
        {
            job[i].startime = job[i].arrtime ;
            job[i].finitime = job[i].reqtime + job[i].arrtime ;
        }
        else
        {
            if(job[i].arrtime < job[i-1].finitime)
            {
                job[i].startime = job[i-1].finitime ;
                job[i].finitime = job[i].startime + job[i].reqtime ;
            }
            else
            {
                job[i].startime = job[i].arrtime ;
                job[i].finitime = job[i].startime + job[i].reqtime ;
            }
        }
    }
    
}
//对等待队列进行排序操作，按照先来先服务原则
void sorting()
{
    struct jcb temp;
    int i=0,j=0;
    for(i=0 ; i<intjod ; i++)
    {
        for(j=i+1 ; j<intjod ; j++)
        {
            if(job[i].arrtime > job[j].arrtime)
            {
                temp = job[i];
                job[i] = job[j];
                job[j] = temp;
            }
        }
    }
    
    addInfo();
    
    
    
}

//给等待队列插入一条作业信息
void insert()
{
    int i=intjod;
    printf("第%d插入的作业：",i+1);
    printf("\n\n第%d个作业：\n",i+1);
    printf("输入作业名：");
    scanf("%s",&job[i].name);
    printf("到达时间：");
    scanf("%d",&job[i].arrtime);
    printf("要求服务时间：");
    scanf("%d",&job[i].reqtime);
    
    printf("\n要求内存大小：");
    scanf("%d",&job[i].reRam);
    printf("要求磁带机数：");
    scanf("%d",&job[i].reqTape);
    printf("要求打印机数：");
    scanf("%d",&job[i].reqPrinter);
    intjod++;
    sorting();
    
}
//输出等待队列的信息
void print()
{
    int i=0;
    printf("经按到达时间排序后，未到达队列是：\n");
    printf("\tname\tarrtime\treqtime\tstartime   finitime\treqRam\treqTape\treqPrinter\n");
    for(i=0 ; i<intjod ; i++)
    {
        printf("N %d\t%s\t%d\t%d\t%d\t   %d\t\t%d\t%d\t%d\n",i+1,
            job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].startime,job[i].finitime,job[i].reRam,job[i].reqTape,job[i].reqPrinter);
    }
}
//手动输入等待队列
void scan()
{
    int i=0;
    printf(" 作业个数：");
    scanf("%d",&intjod);
    for(i=0 ; i<intjod ; i++)
    {
        printf("\n\n第%d个作业：\n",i+1);
        printf("输入作业名：");
        scanf("%s",&job[i].name);
        printf("到达时间：");
        scanf("%d",&job[i].arrtime);
        printf("要求服务时间：");
        scanf("%d",&job[i].reqtime);
        
        printf("\n要求内存大小：");
        scanf("%d",&job[i].reRam);
        printf("要求磁带机数：");
        scanf("%d",&job[i].reqTape);
        printf("要求打印机数：");
        scanf("%d",&job[i].reqPrinter);
    }

}
//对作业队列进行删除操作
void dele()
{
    int i =0,j=0;
    char dleName[10];
    printf("请输入要删除的作业的名字：\n");
    scanf("%s",&dleName);
    for(i=0 ; i<intjod ; i++)
    {
        if(strcmp(dleName,job[i].name)==0)
        {
            for(j=i ; j<intjod ; j++)
                job[j] = job[j+1] ;
            
            intjod--;
            break;
        }
    }
}

//开始运行在就绪对列的作业    int intarr,intfin,intjod;   作业到达个数，完成作业个数，未到达作业个数
//jobarr[24],jobfin[24],job[24];
void action()
{


    int i=0;

        if( systime >= job[i].arrtime && RAM >= job[i].reRam && tape >= job[i].reqTape && printer >= job[i].reqPrinter)
        {
            job[i].status = 1;
            jobarr[intarr] = job[i];
            for(int j=i ; j<intjod ; j++)
            {
                job[j] = job[j+1] ;
            }
            intarr++;
            intjod--;
        }
        if(systime >= jobarr[i].finitime)
        {
            jobfin[intfin] = jobarr[i] ;
            intfin++;
            RAM = RAM+jobarr[i].reRam ;
            tape = tape+jobarr[i].reqTape ;
            printer = printer+jobarr[i].reqPrinter;
            for(int j=i ; j<intjod ; j++)
            {
                jobarr[j] = jobarr[j+1] ;
            }
        }

        printf("================\n\n当前系统时间：%d\n\n",systime);
        if(systime >= jobarr[i].arrtime)
        {
            printf("作业 %s 开始运行！\n",jobarr[i].name);
            printf("运行作业\t作业系统时间\tCPU需时/h\t");
            printf("\n作业%s\t\t%d\t\t%d",jobarr[i].name,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime);
            RAM = RAM-jobarr[i].reRam ;
            tape = tape-jobarr[i].reqTape ;
            printer = printer-jobarr[i].reqPrinter;

        }
        printf("\n剩余内存：%d     磁带机：%d     打印机：%d\n\n",RAM,tape,printer);
        systime++;


}

void ReadFile()
{
    int m=0;
    int i=1;
    FILE *fp;     //定义文件指针
    fp=fopen("3.txt","r");  //打开文件
    if(fp==NULL)
    {
        printf("File open error !\n");
        exit(0);
    }
    printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
    while(!feof(fp))
    {
        fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
        printf("\n%3s%12d%15d",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);  //输出到屏幕
        i++;
    };

    if(fclose(fp))     //关闭文件
    {
        printf("Can not close the file !\n");
        exit(0);
    }
    m=i-1;
    intjod = m;

}


void main()
{
    int flag = 1 ;
    char ch,cc;
    printf("请选择输入方式：a.手动 b.文档读入");
    scanf("%c",&cc);
    if(cc == 'a')
        scan();
    else if(cc == 'b')
        ReadFile();

    
    sorting();
    while(flag)
    {
        print();
        printf("请输入第一个字符 Insert  or Delete  or Exit 0r Action or Cls?\n");
        scanf(" %c",&ch);
        if(ch == 'i' || ch == 'I')
        {
            insert();
        }
        else if(ch == 'd' || ch == 'D')
        {
            dele();
        }
        else if(ch == 'e' || ch == 'E')
            return ;
        else if(ch == 'a' || ch == 'A')
            action();                    //开始运行在就绪对列的作业
        else if(ch == 'c' || ch == 'C')
            system("cls");
    }
    
}

五、实验总结

    这次试验使用了不同的算法去实现作业调度模拟程序，在学习这些算法的同时，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。主要是理解了作业调度的原理，虽然只是做了先来先服务算法和SJF算法，但是程序大体的框架还是大同小异的。