操作系统——进程调度模拟程序

实验三 进程调度模拟程序

1. 目的和要求

1.1. 实验目的

用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。

1.2. 实验要求

1.2.1例题：设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。

(1). 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

(2). 进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

(3). 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。

(4). 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。

(5). 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。

(6). 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。 　　

(7). 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

思考：作业调度与进程调度的不同？

1.2.2实验题A：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。

“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。

(1). 静态优先数是在创建进程时确定的，并在整个进程运行期间不再改变。

(2). 动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。

(3). （**）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定，（也可以由随机数产生）。

(4). （**）在进行模拟调度过程可以创建（增加）进程，其到达时间为进程输入的时间。

0．

1.2.3实验题B：编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“基于时间片轮转法”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。 “轮转法”有简单轮转法、多级反馈队列调度算法。

(1). 简单轮转法的基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片长度相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。（此调度算法是否有优先级？）

(2). 多级反馈队列调度算法的基本思想是：

将就绪队列分为N级（N＝3～5），每个就绪队列优先数不同并且分配给不同的时间片：队列级别越高，优先数越低，时间片越长；级别越小，优先数越高，时间片越短。

系统从第一级调度，当第一级为空时，系统转向第二级队列，.....当处于运行态的进程用完一个时间片，若未完成则放弃CPU，进入下一级队列。

当进程第一次就绪时，进入第一级队列。

(3). （**）考虑进程的阻塞状态B（Blocked）增加阻塞队列。进程的是否阻塞和阻塞的时间由产生的“随机数”确定（阻塞的频率和时间长度要较为合理）。注意进程只有处于运行状态才可能转换成阻塞状态，进程只有处于就绪状态才可以转换成运行状态。

2. 实验内容

根据指定的实验课题：A（1），A（2），B（1）和B（2）

完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

注：带**号的条目表示选做内容。

3. 实验环境

可以选用Turbo C作为开发环境。也可以选用Windows下的VB，CB等可视化环境，利用各种控件较为方便。自主选择实验环境。

4. 实验原理及核心算法参考程序段

#include "stdio.h"
#include <stdlib.h>
#include <conio.h>
#define N 3
int k=1;
struct pcb{
int id;
char status;
int needtime;
int runtime;
float TAtime,TAWtime;
int prio;
}job[24];
int n;
void sort0()
{
int i,j;
struct pcb temp;
for(i=2;i<n;i++)
for(j=i+1;j<=n;j++)
if(job[i].prio>job[j].prio) //根据到达优先级排序
{
temp=job[i];
job[i]=job[j];
job[j]=temp;
}
}

void input()
{

printf("进程个数:");
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)
{
printf("\n第%d个进程:",i);
printf("\n输入id:");
scanf("%d",&job[i].id);
printf("输入进程运行时间:");
scanf("%d",&job[i].needtime);
job[i].prio=N;
job[i].status='W';
job[i].runtime=0;
sort0();
}
}
void disp()
{
printf("|%d\t",job[k].id);
printf("|%c\t",job[k].status);
printf("|%d\t",job[k].prio);
printf("|%d\t",job[k].needtime);
printf("|%d\t",job[k].runtime);
printf("\n");
}
void printbyprio(int prio)
{
printf("\n ****当前第%d级队列(优先数为%d)的就绪进程有:\n",(N+1)-prio,prio); /*显示就绪队列状态*/
printf("\n id \tstatus\t prio \tneeddtime\t runtime \n");
while(job[k+1].id!=NULL)
{
if(job[k+1].prio==prio) disp();
k++;
}
}
void check() /* 显示所有进程状态函数 */
{

int i=1;
job[k].status='R';
printf("\n /\\/\\/\\/\\当前正在运行的进程的id是:%d",job[k].id); /*显示当前运行进程*/
printf("\n id \tstatus\t prio \tneedtime\t runtime \n");
disp();

printf("\n 当前就绪队列状态为:\n"); /*显示就绪队列状态*/
for(i=N;i>=1;i--)
printbyprio(i);
}

void destroy() /*进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/
{
int  i=k;
printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n",job[k].id);
while(job[i+1].id!=NULL)
{
job[i]=job[i+1];
k++;
}
job[i-1]=job[i];
}
void running()
{
int slice,i;
slice=1;
for(i=1;i<((N+1)-job[k].prio);i++)
slice=slice*2;
for(i=1;i<=slice;i++)
{
job[k].runtime++;
if (job[k].runtime==job[k].needtime)
break;
}
if (job[k].runtime==job[k].needtime)
{
destroy();
n--;
}
else
{
if(job[k].prio>1) (job[k].prio)--;
job[k].status='r';
sort0(); /*调用sort函数*/
}

}
main()
{
int temp=0;
char ch;
input();
while(1)
{
ch=getchar();
temp++;
printf("\n The execute number:%d \n",temp);
check();
running();
printf("\n 按任一键继续......");
ch=getchar();
}
printf("\n\n 进程已经完成.\n");
ch=getchar();
ch=getchar();
}

运行结果：



继续执行，程序崩了··········