操作系统—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？	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。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<conio.h>
#include<iostream.h>
#define Maxjob 24
#define recsfnum 5
int recordjobnum;
struct jcb
{
char jobname[10];//作业名称
char status; //状态：开始s，等待d，就绪j
int arrtime;//到达时间
int reqtime;//要求服务时间
int starttime;//开始时间
int finishtime;//完成时间
int TAtime;//周转时间
int TAWtime;//带权周转时间
int ATAWtime;//平均带权周转时间
int ATAtime;//平均作业周转时间
int prio;        //优先级
}job[Maxjob],time[recsfnum];

int systime=0;
int recordATA=0;//记录平均周转时间的个数
int intarr,intfin,intjob;//到达作业个数，完成作业个数，未到达作业个数

void menu()
{
printf("\t\t|-----------------------------------|\n");
printf("\t\t|             welcome               |\n");
printf("\t\t|-----------------------------------|\n");
printf("\t\t|           1:输入数据              |\n");
printf("\t\t|           2:插入数据              |\n");
printf("\t\t|           3:删除数据              |\n");
printf("\t\t|           4:选择算法              |\n");
printf("\t\t|           5:清屏                  |\n");
printf("\t\t|           0:结束                  |\n");
printf("\t\t|-----------------------------------|\n");
printf("请输入你要选择的功能(0~3):");
}

void InputData()//输入数据
{
int i;
printf("请输入作业的个数:");
scanf("%d",&recordjobnum);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
printf("\n第%d个作业:\n",i+1);
printf("作业名:");
scanf("%s",job[i].jobname);
printf("到达时间:");
scanf("%d",&job[i].arrtime);
printf("CPU运行时间:");
scanf("%d",&job[i].reqtime);
printf("优先级:");
scanf("%d",&job[i].prio);
}
}

void AccordArriveTimeSort()//根据到达时间进行排序
{
int sum=0,i,j,sum1=0;
int arrtemp,reqtemp;
char nametemp[10];
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
{
if(job[i].arrtime>job[j].arrtime)
{
arrtemp=job[i].arrtime;
reqtemp=job[i].reqtime;
strcpy(nametemp,job[i].jobname);
job[i].arrtime=job[j].arrtime;
job[i].reqtime=job[j].reqtime;
strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
job[j].arrtime=arrtemp;
job[j].reqtime=reqtemp;
strcpy(job[j].jobname,nametemp);
}
}
}

printf("\tname\tartime\treqtime\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
job[i].TAtime=systime+job[i].reqtime;
systime=job[i].TAtime;
sum=sum+job[i].TAtime;
job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
sum1=sum1+job[i].TAWtime;
}
time[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;
time[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;
printf("采用按到达时间顺序算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAtime);
printf("采用按到达时间顺序算法的平均带权周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAWtime);
recordATA=recordATA+1;
systime=0;
printf("\n\t现在系统时间 :\n");
system("time");
}

void InsertData()//插入数据
{
char name[10];
int arrivetime;
int requtime;
int i,j;
printf("请输入要插入的数据:");
printf("作业名:");
scanf("%s",name);
printf("到达时间:");
scanf("%d",&arrivetime);
printf("CPU运行时间:");
scanf("%d",&requtime);
for(i=0;i<=recordjobnum;i++)
{
if((i<recordjobnum)&&(arrivetime<=job[i].arrtime))
{
for(j=recordjobnum-1;j>=i;j--)
{
job[j+1].arrtime=job[j].arrtime;
job[j+1].reqtime=job[j].reqtime;
strcpy(job[j+1].jobname,job[j].jobname);
}
job[i].arrtime=arrivetime;
job[i].reqtime=requtime;
strcpy(job[i].jobname,name);
}
if((i=recordjobnum)&&(arrivetime>=job[i].arrtime))
{
job[i].arrtime=arrivetime;
job[i].reqtime=requtime;
strcpy(job[i].jobname,name);
}

}
recordjobnum=recordjobnum+1;
printf("\tname\tartime\treqtime\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
system("time");
}

void DeleteData()//删除数据
{
char name[10];
int i,j;
printf("请输入要删除的作业名:");
scanf("%s",name);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
if(strcmp(job[i].jobname,name)==0)
{
for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
{
job[j-1].arrtime=job[j].arrtime;
job[j-1].reqtime=job[j].reqtime;
strcpy(job[j-1].jobname,job[j].jobname);
}
}
}
recordjobnum=recordjobnum-1;
printf("\tname\tartime\treqtime\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);

}

void ArithmeticMenu()//算法菜单
{
printf("\t\t|-----------------------------------|\n");
printf("\t\t|           1:到达时间顺序          |\n");
printf("\t\t|           2:先来先服务            |\n");
printf("\t\t|           3:最短作业优先          |\n");
printf("\t\t|           4:优先级                |\n");
printf("\t\t|           5:结束                  |\n");
printf("\t\t|-----------------------------------|\n");
printf("请输入你要选择的功能(1~5):\n");
}

void FCFS()//先来先服务算法
{

int i,sum=0,sum1=0;
printf("\tname\tartime\treqtime\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
job[i].TAtime=systime+job[i].reqtime;
systime=job[i].TAtime;
sum=sum+job[i].TAtime;
job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
sum1=sum1+job[i].TAWtime;
}

time[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;
time[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;
printf("采用FCFS算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAtime);
printf("采用FCFS算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAWtime);
recordATA=recordATA+1;
systime=0;
printf("\n\t现在系统时间 :\n");
system("time");

}

void SJF()//最短作业优先算法
{
int sum=0,i,j,sum1=0;
int arrtemp,reqtemp;
char nametemp[10];
printf("按CPU最短时间排序:\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
{
if(job[i].reqtime>job[j].reqtime)
{
arrtemp=job[i].arrtime;
reqtemp=job[i].reqtime;
strcpy(nametemp,job[i].jobname);
job[i].arrtime=job[j].arrtime;
job[i].reqtime=job[j].reqtime;
strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
job[j].arrtime=arrtemp;
job[j].reqtime=reqtemp;
strcpy(job[j].jobname,nametemp);
}
}
}
printf("\tname\tartime\treqtime\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
job[i].TAtime=systime+job[i].reqtime;
systime=job[i].TAtime;
sum=sum+job[i].TAtime;
job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
sum1=sum1+job[i].TAWtime;
}

time[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;
time[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;
printf("采用最短作业优先算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAtime);
printf("采用最短作业优先算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAWtime);
recordATA=recordATA+1;
systime=0;
printf("\n\t现在系统时间 :\n");
system("time");
}

void PRIOArithmetic()//优先级调度算法
{
int sum=0,i,j,sum1=0;
int arrtemp,reqtemp,priotemp;
char nametemp[10];
printf("按CPU最短时间排序:\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
for(j=i+1;j<recordjobnum;j++)
{
if(job[i].prio>job[j].prio)
{
arrtemp=job[i].arrtime;
reqtemp=job[i].reqtime;
strcpy(nametemp,job[i].jobname);
priotemp=job[i].prio;
job[i].arrtime=job[j].arrtime;
job[i].reqtime=job[j].reqtime;
strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname);
job[i].prio=job[j].prio;
job[j].arrtime=arrtemp;
job[j].reqtime=reqtemp;
strcpy(job[j].jobname,nametemp);
job[j].prio=priotemp;
}
}
}
printf("\tname\tartime\treqtime\tprio\n");
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
printf("N%d\t%s\t%d\t%d\t%d\n",i+1,job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].prio);
for(i=0;i<recordjobnum;i++)
{
job[i].TAtime=systime+job[i].reqtime;
systime=job[i].TAtime;
sum=sum+job[i].TAtime;
job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;
sum1=sum1+job[i].TAWtime;
}

time[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;
time[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;
printf("采用优先级算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAtime);
printf("采用优先级算法的平均周转时间是:%d\n",time[recordATA].ATAWtime);
recordATA=recordATA+1;
systime=0;
printf("\n\t现在系统时间 :\n");
system("time");
}

void ChooseArithmetic()//选择算法
{
int choose;
ArithmeticMenu();
scanf("%d",&choose);
switch(choose)
{
case 1:
AccordArriveTimeSort();
break;
case 2:
FCFS();
break;
case 3:
SJF();
break;
case 4:
PRIOArithmetic();
break;

}
}

main()
{
int n;
while(1)
{
menu();
scanf("%d",&n);
switch(n)
{
case 1:
InputData();
break;
case 2:
InsertData();
break;
case 3:
DeleteData();
break;
case 4:
ChooseArithmetic();
break;
case 5:
system("cls");
break;
case 0:
exit(0);
break;

}
getch();
}
}