实验二作业调度模拟程序

网络工程专业   姓名：蔡利聪  学号：201306114117

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

二、实验内容

根据教师指定的实验课题，完成设计、编码、测试工作。

三、实验方法、步骤及结果测试

1. 源程序名：作业调度 - 2简化.cpp    可执行程序名：作业调度 - 2简化.exe

2.    原理分析

（1）定义程序控制块的结构体和程序工作时间的结构体，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。程序工作时间包括作业运行时刻，作业完成时刻，周转时间，带权周转时间。

（2）主程序默认采用的算法是先来先服务，当选择另外两种算法时通过主程序去调用这种作业调度算法，分别是SJF，HRN。

（3）通过构造进程输入input()，进程运行结果输出output()，disp(),以及使整个程序正常运行的函数块等，通过主函数调用方法函数的想法来实现作业调度。

（4）在对程序控制块的访问和调用通过链表指针的形式，进行调用各种作业调度算法。在作业输入后，会显示输入的内容，并把每一个作业运行的状态都能在程序中体现出来。

3. 主要程序段及其解释

  1 #include<stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <conio.h>
  4 #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))    //为进程创建一个空间
  5
  6 struct worktime{
  7     float Tb;             //作业运行时刻
  8     float Tc;             //作业完成时刻
  9     float Ti;             //周转时间
 10     float Wi;            //带权周转时间
 11 };
 12
 13 struct jcb {
 14     char name[10];        //作业名
 15     float arrivetime;        //作业到达时间
 16     float runtime;        //作业所需的运行时间
 17     char resource;        //所需资源
 18     float Rp;             //后备作业响应比
 19     char state;           //作业状态
 20     int worked_time;      //已运行时间
 21     struct worktime wt;
 22     int need_time;       //需要运行的时间
 23     int flag;             //进程结束标志
 24     struct jcb* link;     //链指针
 25 }*ready=NULL,*p;
 26
 27 typedef struct jcb JCB;//重命名结构体
 28 float T=0;
 29 int N;
 30 JCB *front,*rear;
 31
 32 void sort()
 33 {
 34     JCB *first, *second;
 35     int insert=0;  //插入数
 36     if((ready==NULL)||((p->arrivetime)<(ready->arrivetime)))
 37     {
 38         p->link=ready;
 39         ready=p;
 40         T=p->arrivetime;
 41         p->Rp=1;
 42     }
 43     else
 44     {
 45         first=ready;
 46         second=first->link;
 47         while(second!=NULL)
 48         {
 49             if((p->arrivetime)<(second->arrivetime))
 50             {
 51                 p->link=second;
 52                 first->link=p;
 53                 second=NULL;
 54                 insert=1;
 55             }
 56             else
 57             {
 58                 first=first->link;
 59                 second=second->link;
 60             }
 61         }
 62         if (insert==0) first->link=p;
 63     }
 64 }
 65
 66 void SJFget()
 67 {
 68     JCB *front,*mintime,*rear;
 69     int ipmove=0;
 70     mintime=ready;
 71     rear=mintime->link;
 72     while(rear!=NULL)
 73     {
 74         if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->arrivetime)&&(mintime->runtime)>(rear->runtime))
 75         {
 76             front=mintime;
 77             mintime=rear;
 78             rear=rear->link;
 79             ipmove=1;
 80         }
 81         else
 82             rear=rear->link;
 83     }
 84     if (ipmove==1)
 85     {
 86         front->link=mintime->link;
 87         mintime->link=ready;
 88     }
 89     ready=mintime;
 90 }
 91
 92 void HRNget()
 93 {
 94     JCB *front,*mintime,*rear;
 95     int ipmove=0;
 96     mintime=ready;
 97     rear=mintime->link;
 98     while(rear!=NULL)
 99         if ((rear!=NULL)&&(T>=rear->arrivetime)&&(mintime->Rp)<(rear->Rp))
100         {
101             front=mintime;
102             mintime=rear;
103             rear=rear->link;
104             ipmove=1;
105         }
106         else
107             rear=rear->link;
108     if (ipmove==1){
109         front->link=mintime->link;
110         mintime->link=ready;
111     }
112     ready=mintime;
113 }
114
115 void creatJCB() //为每个作业创建一个JCB并初始化形成一个循环链队列
116 {
117     JCB *p,*l;
118     int i=0;
119     l = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
120     printf("\n 请输入作业的个数:");
121     scanf("%d",&N);
122     printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
123     printf("\n请输入作业的名字:");
124     scanf("%s",l->name);
125     printf("\n请输入作业需要运行的时间:");
126     scanf("%d",&l->need_time);
127     l->state = ‘r‘;          //作业初始状态为就绪(即准备状态)
128     l->worked_time = 0;
129     l->link=NULL;
130     l->flag=0;
131     front=l;
132     for(i =1;i<N;i++)
133     {
134         p = (JCB *)malloc(sizeof(JCB));
135         printf("\n 作业号No.%d:\n",i);
136         printf("\n请输入作业的名字:");
137         scanf("%s",p->name);
138         printf("\n请输入作业的时间:");
139         scanf("%d",&p->need_time);
140         p->state=‘r‘;
141         p->worked_time=0;
142         p->flag=0;
143         l->link=p;
144         l=l->link;
145     }
146     rear=l;rear->link=front;
147 }
148
149 void output()//进程输出函数
150 {
151     int j;
152     printf("name runtime needtime state\n");
153     for(j=1;j<=N;j++)
154     {   printf(" %-4s\t%-4d\t%-4d\t%-c\n",front->name,front->worked_time,front->need_time,front->state);
155         front=front->link;
156     }
157     printf("\n");
158 }
159
160 int judge(JCB *p) //判断所有进程运行结束
161 {
162     int flag=1,i;
163     for(i=0;i<N;i++)
164     {
165         if(p->state!=‘e‘)
166         {
167             flag = 0;
168             break;}
169         p=p->link;
170     }
171     return flag;
172 }
173
174 //作业输入
175 void input()
176 {
177     int i,num;
178     printf("\n 请输入作业的个数:");
179     scanf("%d",&num);
180     for(i=0;i<num;i++)
181     {
182         printf(" 作业号No.%d:\n",i);
183         p=getpch(JCB);
184         printf(" 输入作业名:");
185         scanf("%s",p->name);
186         printf(" 输入作业到达时刻:");
187         scanf("%f",&p->arrivetime);
188         printf(" 输入作业运行时间:");
189         scanf("%f",&p->runtime);
190         printf("\n");
191         p->state=‘w‘;
192         p->link=NULL;
193         sort();
194     }
195 }
196
197 int space()
198 {
199     int l=0; JCB* jr=ready;
200     while(jr!=NULL)
201     {
202         l++;
203         jr=jr->link;
204     }
205     return(l);
206 }
207
208 void disp(JCB* jr,int select)
209 {
210     if (select==3) printf("\n 作业  到达时间  服务时间  响应比  运行时刻  完成时刻  周转时间  带权周转时间 \n");
211     else printf("\n 作业 到达时间 服务时间 运行时刻 完成时刻 周转时间 带权周转时间 \n");
212     printf(" %s\t",jr->name);
213     printf("%.2f\t  ",jr->arrivetime);
214     printf("%.2f\t",jr->runtime);
215     if (select==3&&p==jr) printf("   |%.2f    ",jr->Rp);
216     if (p==jr){
217         printf(" %.2f\t",jr->wt.Tb);
218         printf(" %.2f  ",jr->wt.Tc);
219         printf("   %.2f\t",jr->wt.Ti);
220         printf("   %.2f",jr->wt.Wi);
221     }
222     //printf("\n");
223 }
224
225 int destroy()
226 {
227     free(p);
228     return(1);
229 }
230
231 void check(int select)
232 {
233     JCB* jr;
234     printf(" 是 :%s",p->name);//当前执行的作业是
235     disp(p,select);
236     jr=ready;
237     destroy();
238 }
239
240 void running(JCB* jr)
241 {
242     if (T>=jr->arrivetime) jr->wt.Tb=T;
243     else jr->wt.Tb=jr->arrivetime;
244     jr->wt.Tc=jr->wt.Tb+jr->runtime;
245     jr->wt.Ti=jr->wt.Tc-jr->arrivetime;
246     jr->wt.Wi=jr->wt.Ti/jr->runtime;
247     T=jr->wt.Tc;
248 }
249
250 int main()
251 {
252     int select=0,len,h=0;
253     float sumTi=0,sumWi=0;
254     printf("请选择作业调度算法的方式:\n");
255     printf("\t1.FCFS 2.SJF 3.HRN \n");
256     printf("请输入作业调度算法序号(1-3):");
257     scanf("%d",&select);
258
259     input();   //调用输入函数
260     len=space();
261
262
263     while((len!=0)&&(ready!=NULL))
264     {
265         h++;
266         printf(" 第%d个执行作业 ",h);
267         p=ready;
268         ready=p->link;
269         p->link=NULL;
270         p->state=‘R‘;
271         running(p);
272         sumTi+=p->wt.Ti;
273         sumWi+=p->wt.Wi;
274         check(select); //与所选择的算法比较，调用void check(int select)
275         if (select==2&&h<len-1) SJFget();
276         if (select==3&&h<len-1) HRNget();
277         getchar();
278         getchar();
279     }
280     printf(" 作业已经完成.\n");
281     printf("\t 此组作业的平均周转时间：%.2f\n",sumTi/h);
282     printf("\t 此组作业的带权平均周转时间：%.2f\n",sumWi/h);
283     getchar();
284 }

4.运行结果FCFS

SJf

HRN

结果符合预期

四、实验总结

通过本次实验，感觉自己对之前数据结构的算法和语法掌握得不是很好，虽然会定义结构体比较熟练，但是对于在程序中调用结构体就不太理解，导致多次出错，并通过查阅相关资料，然后不断修改，由于之前的数据结构学得不扎实，所以写代码遇到很多困难，往后要多回顾旧知识，特别是语法结构和新接触的几种作业调度的算法思想。