实验二 作业调度

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？
2	一个作业具备什么信息？
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
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？
5	如何编程实现作业调度算法？
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？

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：



部分结果：

读取文件方法



自己输入模拟数据方法







实现代码：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
struct jcb
{
char name[10];//作业名
char status;//状态
int arrtime;//到达时间
int reqtime;//要求服务时间
int startime;//调度时间
int finitime;//完成时间
float waittime;//等待时间
float TAtime;//周转时间
float TAWtime;//带权周转时间
float rp;//响应比
int ip;
}job[24];
void sort(struct jcb temp[24],int count)
{
int i,j;
struct jcb t;
for(i=0;i<count-1;i++) //按进程到达时间的先后排序
{                               //如果两个进程同时到达，按在屏幕先输入的先运行
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].arrtime< temp[i].arrtime)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}

}
}

}
void FCFS(struct jcb temp[24],int count)//先到先服务算法
{
int i=0;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;

}
printf("\t作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间\n");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t%f\t%f\n",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime  );
}
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntimerun/count);

}

void SJF(struct jcb temp[24],int count)//短作业优先算法
{

int i=0,j;
struct jcb t;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count-1;i++)
{
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].reqtime< temp[i].reqtime)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}

}
}
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;

}
printf("\t作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间\n");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t%f\t%f\n",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime  );
}
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntimerun/count);

}

void HRRN(struct jcb temp[24],int count)//响应比高者优先算法
{
int i=0,j;
struct jcb t;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime;

temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;

}
for(i=1;i<count-1;i++)
{
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].rp< temp[i].rp)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}

}
}
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;

}
printf("\t作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间\n");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t%f\t%f\n",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime  );
}
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f\n",averageruntimerun/count);

}
int ReadFile()
{

int i=0;
FILE *fp;     //定义文件指针
fp=fopen("E:\\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);
}

return i;

}

//伪随机数产生器
int Pseudo_random_number()
{
int i,n;
srand((unsigned)time(0));  //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
//输入作业数
n=rand()%23+5;
for(i=0; i<n; i++)
{
job[i].ip=i+1;
//作业到达时间
job[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
job[i].reqtime=rand()%7+1;
}
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
for(i=0; i<n; i++)
{
printf("\n%3d%12d%15d",job[i].ip,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
}
return n;

}

int main()
{
int i,count,select;
printf("**************************************************\n");
printf("1、调用文本写入数据\n");
printf("2、调用伪随机数的产生数据\n");
printf("3、调用自己输入模拟数据\n");
printf("**************************************************\n\n");
printf("请选择菜单项：");
scanf("%d",&select);
while(select<1||select>3)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&select);
}
if(select==1)
{
count=ReadFile();
}
else if(select==2)
{
count=Pseudo_random_number();
}
else if(select==3)
{
printf("请输入作业个数：");
scanf("%d",&count);
while(count<2&&count>24)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&count);

}

printf("\n\n");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("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");
}
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\n");
printf("\t作业名\t到达时间\t要求服务时间\n");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime);
}

}
while(1){
printf("\n---------------请选择作业调度算法----------------\n");
printf("1:采用先来先服务 (FCFS) 调度算法\n2:采用短作业优先 (SJF) 调度算法\n3:采用响应比高者优先 (HRRN) 调度算法\n0:退出算法调度");
printf("\n**************************************************\n");
printf("请选择菜单项：");
scanf("%d",&select);
while(select<0||select>3)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&select);

}

if(select==1)
{
printf("------先来先服务 (FCFS) 调度算法------\n");
FCFS(job,count);

}
else if(select==2)
{
printf("------短作业优先 (SJF)调度算法------\n");
SJF(job,count);

}
else if(select==3)
{
printf("------响应比高者优先 (HRRN)调度算法------\n");
HRRN(job,count);

}
else if(select==0)
exit(0);
}

return 0;
}

　　

　实验总结：

实验二相对困难，一开始无从下手，后来通过请教同学和网上查询，才慢慢开始着手并完成。