【操作系统】实验二 作业调度模拟程序
实验二作业调度模拟程序
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
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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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 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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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？ |
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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：
实验效果图：
源代码：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> struct jcb{ char name[10];//作业名 float arrtime;//提交时间 float waitTime;//等待时间 float startTime;//开始时间 float reqtime;//运行时间 float finishTime;//完成时间 float TAtime,TAWtime; //周转时间,带权周转时间 float rp;//响应比 }; jcb order[100]; void suanfa(int i,int y) { float aveTAtime,aveTAWtime; //aveTAtime为平均周转时间,aveTAWtime为平均带权周转时间 float numTA=0,numTAW=0; //numTA记录周转时间总和，numTAW记录带权周转时间总和 for(i=0;i<y;i++) { order[0].startTime=order[0].arrtime; //初始化开始时间 order[i].finishTime=order[i].startTime+order[i].reqtime; //作业结束时间 order[i+1].startTime=order[i].finishTime; //下一个作业的开始时间 order[i].waitTime=order[i].startTime-order[i].arrtime; //作业等待时间 order[i].TAtime=order[i].finishTime-order[i].arrtime; //计算周转时间 order[i].TAWtime=order[i].TAtime/order[i].reqtime; //计算带权周转时间 numTA+=order[i].TAtime; numTAW+=order[i].TAWtime; } aveTAtime=numTA/y; //平均周转时间 aveTAWtime=numTAW/y; //平均带权周转时间 printf("作业名 提交时间 开始时间 运行时间 结束时间 等待时间 周转时间 带权周转时间\n"); for(i=0;i<y;i++) printf("%s\t%.2f\t%.2f\t%4.2f\t%6.2f\t%7.2f\t%7.2f\t%8.2f\n\n",order[i].name,order[i].arrtime,order[i].startTime,order[i].reqtime,order[i].finishTime,order[i].waitTime,order[i].TAtime,order[i].TAWtime); // printf("%s\t%f\t%f\t%f\t%f\t%f\t%f\t%f\n\n",order[i].name,order[i].arrtime,order[i].startTime,order[i].reqtime,order[i].finishTime,order[i].waitTime,order[i].TAtime,order[i].TAWtime); printf("平均周转时间为："); printf("%.2f\n\n",aveTAtime); printf("平均带权周转时间为："); printf("%.2f\n\n",aveTAWtime); } void sort(float p,char *h,int i,int j) //设置一个用来排序的函数 { strcpy(h,order[i].name); strcpy(order[i].name,order[j].name); strcpy(order[j].name,h); p=order[i].arrtime; order[i].arrtime=order[j].arrtime; order[j].arrtime=p; p=order[i].reqtime; order[i].reqtime=order[j].reqtime; order[j].reqtime=p; p=order[i].startTime; order[i].startTime=order[j].startTime; order[j].startTime=p; p=order[i].finishTime; order[i].finishTime=order[j].finishTime; order[j].finishTime=p; } void FCFS(int y) //先来先服务算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(order[i].arrtime>order[j].arrtime) { sort(p,h,i,j); } } } suanfa(i,y); } void SJF(int y) //短作业优先算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++) //先提交的作业先运行，后面来的作业再比较运行时间长短 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(order[i].arrtime>order[j].arrtime) //按提交时间来排序作业 { sort(p,h,i,j); } } } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(order[i].reqtime>order[j].reqtime) //比较后面来的作业的运行时间 { sort(p,h,i,j); } } } suanfa(i,y); } void HRRN(int y) //响应比高者优先算法 { int i,j; float aveTAtime,aveTAWtime,p; char h[100]; for(i=0;i<y;i++) //先提交的作业先运行，后面来的作业再比较响应比的大小 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(order[i].arrtime>order[j].arrtime) //先把作业按提交时间来排序 { sort(p,h,i,j); } } } for(i=0;i<y;i++) { order[0].startTime=order[0].arrtime; order[i].finishTime=order[i].startTime+order[i].reqtime; //结束时间 order[i+1].startTime=order[i].finishTime; order[i].waitTime=order[i].startTime-order[i].arrtime; //等待时间 order[i].TAtime=order[i].finishTime-order[i].arrtime; //周转时间 order[i].rp=order[i].TAtime/order[i].reqtime; //响应比 } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(order[i].rp<order[j].rp) //比较后面来的作业的响应比 { sort(p,h,i,j); p=order[i].rp; order[i].rp=order[j].rp; order[j].rp=p; } } } suanfa(i,y); for(i=1;i<y;i++) { printf("%s的响应比为：%.2f\n",order[i].name,order[i].rp); } } void read(){ int i=0; int x,y; printf("\t-----------------请选择作业调度算法------------------\n\n"); printf("\t\t1:采用先来先服务 (FCFS) 调度算法\n\t\t2:采用短作业优先 (SJF) 调度算法\n\t\t3:采用响应比高者优先 (HRRN) 调度算法\n\t\t4:退出程序\n"); printf("\n请选择算法："); scanf("%d",&i); if(i==4) { exit(0); } if(i<=0||i>3) //判断算法是否选择正确 { printf("输入有误，请重新输入\n"); printf("请重新选择算法："); scanf("%d",&i); } printf("请输入作业个数："); scanf("%d",&y); for(i=0;i<y;i++) { printf("\n第%d个作业：",i+1); printf("\n输入作业名："); scanf("%s",&order[i].name); printf("提交作业时间："); scanf("%f",&order[i].arrtime); printf("CPU运行所需时间："); scanf("%f",&order[i].reqtime); } if(i==1) { FCFS(y); } else if(i==2) { SJF(y); } else if(i==3) { HRRN(y); } } int main() { int i; for(i=0;i<100;i++){ read(); } return 0; }
