实验三 进程调度模拟程序
班级：14商业软件1工程2班 姓名：朱杰 学号：201406114232
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）：
源程序：
1 /*
2 Name: procNQue.c 进程调度模拟实验源码 存储结构链表
3
4 Description:
5 实现一个有 N级队列的多级反馈队列调度算法。
6 1.该程序实现了多少级？ 3级
7 2.每个级别的优先数是多少？ 1，2，3
8 */
9 #include <stdio.h>
10 #include <stdlib.h>
11 #include <conio.h>
12 #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
13 #define N 3
14 struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */
15 char name[10];
16 char status;
17 int prio;
18 int ntime;
19 int rtime;
20 struct pcb* link;
21 }*ready=NULL,*p;
22
23 typedef struct pcb PCB;
24
25 int flag = 0;
26
27
28 void sort() /* 进程进行优先级排列函数*/
29 {
30 PCB *first, *second;
31 int insert=0;
32 if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*优先级最大者,插入队首*/
33 {
34 p->link=ready;
35 ready=p;
36 }
37 else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/
38 {
39 first=ready;
40 second=first->link;
41 while(second!=NULL)
42 {
43 if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/
44 { /*插入到当前进程前面*/
45 p->link=second;
46 first->link=p;
47 second=NULL;
48 insert=1;
49 }
50 else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/
51 {
52 first=first->link;
53 second=second->link;
54 }
55 }
56 if(insert==0) first->link=p;
57 }
58 }
59
60 void input() /* 建立进程控制块函数*/
61 {
62 int i,num;
63 /*clrscr(); */ /*清屏*/
64 printf("\n 请输入进程数?");
65 scanf("%d",&num);
66 for(i=0;i<num;i++)
67 {
68 printf("\n 进程号No.%d:\n",i);
69 p=getpch(PCB); /*宏(type*)malloc(sizeof(type)) */
70 printf("\n 输入进程名:");
71 scanf("%s",p->name);
72
73 printf("\n 输入进程优先数:");
74 scanf("%d",&p->prio);
75
76 // p->prio=N;
77 printf("\n 输入进程运行时间:");
78 scanf("%d",&p->ntime);
79 printf("\n");
80 p->rtime=0;p->status=‘r‘;
81 p->link=NULL;
82 sort(); /* 调用sort函数*/
83 }
84
85 }
86
87
88 int space() //该函数的作用？
89 {
90 int l=0; PCB* pr=ready;
91 while(pr!=NULL)
92 {
93 l++;
94 pr=pr->link;
95 }
96 return(l);
97 }
98
99
100 void disp(PCB * pr) /*单个进程显示函数*/
101 {
102
103 printf("|%s\t",pr->name);
104 printf("|%c\t",pr->status);
105 printf("|%d\t",pr->prio);
106 printf("|%d\t",pr->ntime);
107 printf("|%d\t",pr->rtime);
108 printf("\n");
109 }
110
111 void printbyprio(int prio)
112 {
113 PCB* pr;
114 pr=ready;
115 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*/
116 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
117 while(pr!=NULL)
118 {
119 if (pr->prio==prio) disp(pr);
120 pr=pr->link;
121 }
122 }
123 void printRR()
124 {
125 PCB* pr;
126 pr=ready;
127 printf("\n ****就绪进程有:\n"); /*显示就绪队列状态*/
128 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
129 while(pr!=NULL)
130 {
131 disp(pr);
132 pr=pr->link;
133 }
134 }
135
136
137 void check() /* 显示所有进程状态函数 */
138 {
139 PCB* pr;
140 int i;
141 printf("\n /\\/\\/\\/\\当前正在运行的进程是:%s",p->name); /*显示当前运行进程*/
142 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
143 disp(p);
144
145 printf("\n 当前就绪队列状态为:\n"); /*显示就绪队列状态*/
146 for(i=N;i>=1;i--)
147 {
148 if(flag != 1)
149 {
150 printRR();
151 return ;
152 }
153 else
154 printbyprio(i);
155 }
156
157 /*
158 while(pr!=NULL)
159 {
160 disp(pr);
161 pr=pr->link;
162 }
163 */
164 }
165
166
167 void destroy() /*进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/
168 {
169 printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n",p->name);
170 free(p);
171 }
172
173
174 void running() /* 运行函数。判断是否完成，完成则撤销，否则置就绪状态并插入就绪队列*/
175 {
176 int slice,i;
177 slice=1;//3.思考：slice的作用？以及赋值变化的原因？
178 for(i=1;i<((N+1)-p->prio);i++)
179 slice=slice*2;
180
181 for(i=1;i<=slice;i++)
182 {
183 (p->rtime)++;
184 if (p->rtime==p->ntime)
185 break;
186
187 }
188 if(p->rtime==p->ntime)
189 destroy(); /* 调用destroy函数*/
190 else
191 {
192 if(p->prio>1) (p->prio)--;
193 p->status=‘r‘;
194 sort(); /*调用sort函数*/
195 }
196 }
197 void cteatpdisp()
198 /*显示(运行过程中)增加新进程后,所有就绪队列中的进程*/
199 {
200
201 int i;
202
203 printf("\n 当增加新进程后,所有就绪队列中的进程(此时无运行进程):\n"); /*显示就绪队列状态*/
204 for(i=N;i>=1;i--)
205 printbyprio(i);
206 }
207 void creatp()
208 {
209 char temp;
210 printf("\nCreat one more process?type Y (yes)");
211 scanf("%c",&temp);
212 if (temp==‘y‘||temp==‘Y‘)
213 {
214 input();
215 cteatpdisp();
216 }
217
218 }
219
220 void RR_RunProcess(){
221 int slice = 3,i;
222 for(i=1;i<=slice;i++)
223 {
224 (p->rtime)++;
225 if (p->rtime==p->ntime)
226 break;
227
228 }
229 if(p->rtime==p->ntime)
230 destroy(); /* 调用destroy函数*/
231 else
232 {
233 if(p->prio>1) (p->prio)--;
234 p->status=‘r‘;
235 sort(); /*调用sort函数*/
236 }
237 }
238
239 void main() /*主函数*/
240 {
241 int len,h=0;
242 char ch;
243 printf("\t\t\t********请选择输入方式********\n\t\t\t 1.优先级调度算法\n\t\t\t 2.普通时间片轮转调度\n");
244 printf("\t\t\t******************************");
245 printf("\n\t\t\t");
246 scanf("%d",&flag);
247
248 if(flag == 1)
249 printf("优先级调度算法");
250 else
251 printf("普通时间片轮转调度");
252 input();
253
254 len=space();
255 while((len!=0)&&(ready!=NULL))
256 {
257 ch=getchar();
258 /*getchar();*/
259 h++;
260 printf("\n The execute number:%d \n",h);
261 p=ready;
262 ready=p->link;
263 p->link=NULL;
264 p->status=‘R‘;
265 check();
266 if(flag == 1)
267 running();
268 else
269 RR_RunProcess();
270 creatp();
271 printf("\n 按任一键继续......");
272 printf("\n-----------------------------------------------\n");
273 ch=getchar();
274 }
275 printf("\n\n 进程已经完成.\n");
276 ch=getchar();
277 ch=getchar();
278 }
运行结果及分析
实验总结:
学会了对时间片轮转调度算法以及多级反馈队列调度算法