实验二 实验报告

实验二 作业调度模拟程序

13物联网 邓智峰 201306104114

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、 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、源代码

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <conio.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");
getch();   //按任意键继续
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");
getch();
}
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、实验截图







六、 实验总结

本次实验的难度大大提升，因为涉及到了大一所学的C语言，对于C语言是一门弱课的我来说真的是一个很大的难题。所以在实验过程中出现了不少问题，也只好通过网上查阅资料以及询问同学，把网上的程序搞懂，对于这次的算法基本还是弄懂了，希望自己以后多加努力学习并且把C语言的知识弥补回来。最后跟老师说声对不起，因为12号晚上开了个会，回到宿舍就忘记要发报告了，十分感到抱歉。