实验二、作业调度模拟程序
专业：网络工程一班 姓名：颜超武 学号：201406114310
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。
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
#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //为进程创建一个空间
struct worktime{
float Tb; //作业运行时刻
float Tc; //作业完成时刻
float Ti; //周转时间
float Wi; //带权周转时间
};
struct jcb {
char name[10]; //作业名
float subtime; //作业到达时间
float runtime; //作业所需的运行时间
char resource; //所需资源
float Rp; //后备作业响应比
char state; //作业状态
int worked_time; //已运行时间
struct worktime wt;
int need_time; //要求运行时间
int flag; //进程结束标志
struct jcb* link; //链指针
}*ready=NULL,*p;
typedef struct jcb JCB;
float T=0;
int N;
JCB *front,*rear; //时间轮转法变量
void sort()
{
JCB *first, *second;
int insert=0; //插入数
if((ready==NULL)||((p->subtime)<(ready->subtime)))
{
p->link=ready;
ready=p;
T=p->subtime;
p->Rp=1;
}
else
{
first=ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if((p->subtime)<(second->subtime))
{
p->link=second;
first->link=p;
second=NULL;
insert=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if (insert==0) first->link=p;
}
}
void SJFget()
{
JCB *front,*mintime,*rear;
int ipmove=0;
mintime=ready;
rear=mintime->link;
while(rear!=NULL)
{
if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->runtime)>(rear->runtime))
{
front=mintime;
mintime=rear;
rear=rear->link;
ipmove=1;
}
else
rear=rear->link;
}
if (ipmove==1)
{
front->link=mintime->link;
mintime->link=ready;
}
ready=mintime;
}
void HRNget()
{
JCB *front,*mintime,*rear;
int ipmove=0;
mintime=ready;
rear=mintime->link;
while(rear!=NULL)
if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->subtime)&&(mintime->Rp)<(rear->Rp))
{
front=mintime;
mintime=rear;
rear=rear->link;
ipmove=1;
}
else
rear=rear->link;
if (ipmove==1){
front->link=mintime->link;
mintime->link=ready;
}
ready=mintime;
}
void creatJCB() //为每个作业创建一个JCB并初始化形成一个循环链队列
{
JCB *p,*l;
int i=0;
l = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
printf("\n 请输入作业的个数:");
scanf("%d",&N);
printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
printf("\n请输入作业的名字:");
scanf("%s",l->name);
printf("\n请输入作业的时间:");
scanf("%d",&l->need_time);
l->state = 'r'; //作业初始状态为就绪
l->worked_time = 0;
l->link=NULL;
l->flag=0;
front=l;
for(i =1;i<N;i++)
{
p = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
printf("\n请输入作业的名字:");
scanf("%s",p->name);
printf("\n请输入作业的时间:");
scanf("%d",&p->need_time);
p->state='r';
p->worked_time=0;
p->flag=0;
l->link=p;
l=l->link;
}
rear=l;rear->link=front;
}
void output()//进程输出函数
{
int j;
printf("name runtime needtime state\n");
for(j=1;j<=N;j++)
{ printf(" %-4s\t%-4d\t%-4d\t%-c\n",front->name,front->worked_time,front->need_time,front->state);
front=front->link;
}
printf("\n");
}
int judge(JCB *p) //判断所有进程运行结束
{
int flag=1,i;
for(i=0;i<N;i++)
{
if(p->state!='e')
{
flag = 0;
break;}
p=p->link;
}
return flag;
}
void RRget()//时间片轮转算法
{
JCB *s;
int flag1=0;
s=(JCB *)malloc(sizeof(JCB));
s=front;
printf("\n--------------------------------------------\n");
output();
printf("请输入任意一键继续\n");
s=front;
while(flag1 != 1)
{
if(s->state=='r')
{
s->worked_time++;
s->need_time--;
if(s->need_time==0)
s->state='e';
output();
printf("请输入任意一键继续...\n");
}
if(s->state=='e'&&s->flag==0)
{
printf("进程%s已经运行完成！\n\n",s->name);
s->flag=1;
}
s=s->link;
flag1=judge(s);
}
printf("--------------------------------------------\n");
}
void input()
{
int i,num;
printf("\n 请输入作业的个数:");
scanf("%d",&num);
for(i=0;i<num;i++)
{
printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
p=getpch(JCB);
printf("\n 输入作业名:");
scanf("%s",p->name);
printf("\n 输入作业到达时刻:");
scanf("%f",&p->subtime);
printf("\n 输入作业运行时间:");
scanf("%f",&p->runtime);
printf("\n");
p->state='w';
p->link=NULL;
sort();
}
}
int space()
{
int l=0; JCB* jr=ready;
while(jr!=NULL)
{
l++;
jr=jr->link;
}
return(l);
}
void disp(JCB* jr,int select)
{
if (select==3) printf("\n 作业 到达时间 服务时间 响应比 运行时刻 完成时刻 周转时间 带权周转时间 \n");
else printf("\n 作业 到达时间 服务时间 运行时刻 完成时刻 周转时间 带权周转时间 \n");
printf(" |%s\t",jr->name);
printf(" |%.2f\t ",jr->subtime);
printf(" |%.2f\t",jr->runtime);
if (select==3&&p==jr) printf("|%.2f ",jr->Rp);
if (p==jr){
printf("|%.2f\t ",jr->wt.Tb);
printf(" |%.2f ",jr->wt.Tc);
printf(" |%.2f\t",jr->wt.Ti);
printf(" |%.2f",jr->wt.Wi);
}
printf("\n");
}
int destroy()
{
printf("\n 作业 [%s] 已完成.\n",p->name);
free(p);
return(1);
}
void check(int select)
{
JCB* jr;
printf("\n **** 当前正在运行的作业是:%s",p->name);
disp(p,select);
jr=ready;
printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n");
while(jr!=NULL)
{
jr->Rp=(jr->runtime+T-jr->subtime)/jr->runtime;
disp(jr,select);
jr=jr->link;
}
destroy();
}
void running(JCB* jr)
{
if (T>=jr->subtime) jr->wt.Tb=T;
else jr->wt.Tb=jr->subtime;
jr->wt.Tc=jr->wt.Tb+jr->runtime;
jr->wt.Ti=jr->wt.Tc-jr->subtime;
jr->wt.Wi=jr->wt.Ti/jr->runtime;
T=jr->wt.Tc;
}
int main()
{
int select=0,len,h=0;
float sumTi=0,sumWi=0;
printf("\t---*****************---\n");
printf("请选择作业调度算法的方式:\n");
printf("\t1.FCFS 2.SJF 3.HRN 4.RR\n\n");
printf("\t---*****************---\n");
printf("请输入作业调度算法序号(1-4):");
scanf("%d",&select);
if (select==4)
{ creatJCB();
RRget();}
else
{
input();
len=space();
while((len!=0)&&(ready!=NULL))
{
h++;
printf("\n 执行第%d个作业 \n",h);
p=ready;
ready=p->link;
p->link=NULL;
p->state='R';
running(p);
sumTi+=p->wt.Ti;
sumWi+=p->wt.Wi;
check(select);
if (select==2&&h<len-1) SJFget();
if (select==3&&h<len-1) HRNget();
printf("\n 按任意一键继续......");
getchar();
getchar();
}
printf("\n\n 作业已经完成.\n");
printf("\t 此组作业的平均周转时间：%.2f\n",sumTi/h);
printf("\t 此组作业的带权平均周转时间：%.2f\n",sumWi/h);
getchar();
}
}
五、总结
其实这个作业对我来说真的很难，编这个程序的想法我觉得我是没有问题的，我知道一个思想，这个算法真比上一个作业难，但是在编程序的时候我无从下手。比如输入作业数，一个作业一个作业的要录入，采用数据结构的方法还是指针？这会扰乱思路。想好了，开始编程了，要从哪一步开始？不过，各种算法的编程就真的不会，先来先服务理解起来还可以，其他就相对复杂，很难理解。ps:代码不是自己的，起先还有自己的，算法都是别人的，先来先服务算法还可以理解，其他很难理解。
