实验三 进程调度模拟程序
专业:商业软件工程 姓名:卢利钦 学号:201406114130
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
动态优先数(优先数只减不加):
源代码:
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> typedef struct pcb{ char name[10]; //进程名称 char status[10]; //进程状态 int priority; //优先级 int arrtime; //到达时间 int reqtime; //进程所需时间 int cpuTime; //已用cpu时间 int trueTime; //实际运行时间 int startime; //开始时间 int fintime; //结束时间 }PCB; int n,N; PCB pcb[100]; //读取TXT文档 int ReadFile() { int m=0; int i=1; FILE *fp; //定义文件指针 fp=fopen("进程.txt","r"); //打开文件 if(fp==NULL) { printf("File open error !\n"); exit(0); } while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%d%d%d",&pcb[i].name,&pcb[i].priority,&pcb[i].arrtime,&pcb[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 i++; }; n=i; if(fclose(fp)) //关闭文件 { printf("Can not close the file !\n"); exit(0); } m=i-1; return m; } //输出 void Print() { int i; n=n+N; printf("\n\n 进程调度状态表:\n"); printf("\n 进程名称 优先级 到达时间 需要运行时间 CPU运行时间 状态\n"); for(i=0;i<n;i++) printf(" %s\t\t %d\t\t%d\t %d\t\t %d\t\t%s\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].arrtime,pcb[i].reqtime,pcb[i].cpuTime,pcb[i].status); } //交换artime void SwapData(int *x,int *y) { int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; } //交换名字 void SwapName(char x[],char y[]) { char temp[8]; strcpy(temp,x); strcpy(x,y); strcpy(y,temp); } //排序 int Descend(int a,int b) { return a>b; } //先到先服务算法 void sort(int(*compare)(int a,int b)) { int i,j,k; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) { if((*compare)(pcb[j].priority,pcb[k].priority)) k=j; } if(k!=i) { SwapData(&pcb[k].arrtime,&pcb[i].arrtime); SwapName(pcb[k].name,pcb[i].name); SwapData(&pcb[k].reqtime,&pcb[i].reqtime); SwapData(&pcb[k].priority,&pcb[i].priority); SwapData(&pcb[k].cpuTime,&pcb[i].cpuTime); SwapData(&pcb[k].trueTime,&pcb[i].trueTime); } } strcpy(pcb[0].status,"Running"); Print(pcb); } void running() //运行函数。判断是否完成 { int slice,i,k; slice=1;//3.思考:slice的作用?以及赋值变化的原因? for(i=1;i<((n+1)-pcb[i].priority);i++) slice=slice*2; for(i=0;i<slice;i++) { (pcb[i].cpuTime)++; pcb[0].trueTime++; if(pcb[0].trueTime>=pcb[0].reqtime) break; } if(pcb[0].trueTime>=pcb[0].reqtime) { printf("\n 进程 %s 已完成.\n",pcb[0].name); for(i=0;i<n;i++) { k=i+1; pcb[i].arrtime=pcb[k].arrtime; strcpy(pcb[i].name,pcb[k].name); pcb[i].reqtime=pcb[k].reqtime; pcb[i].priority=pcb[k].priority; pcb[i].cpuTime=pcb[k].cpuTime; pcb[i].trueTime=pcb[k].trueTime; strcpy(pcb[i].status,pcb[k].status); } n=n-1; sort(Descend); } else { if(pcb[0].priority>1) (pcb[0].priority)--; strcpy(pcb[0].status,"Running"); sort(Descend); /*调用sort函数*/ } } main() { while(1) { int m; char ch; printf("----------------------------------------------------------------------\n"); printf("实验3作业调度 \n"); printf("0.退出\n"); printf("1.读取进程\n"); printf("2.进程调度\n"); printf(" 请选择模块(0-2): "); scanf("%d",&m); printf("\n"); switch(m) { case 0:exit(0);break; case 1:ReadFile();Print();break; case 2:running();break; } } }
读取的进程:
5. 实验总结
通过这次实验我觉得我还是在对C语言的使用尤其是在编写代码方面很欠缺,对进程管理有了更好的理解。