实验三进程调度模拟程序

浏览数：21 / 时间：2015年06月20日

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。

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。

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：

#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"string.h"
typedef struct node
{
char name[10]; //进程标志符
int prio; //进程优先数
int cputime; //进程占用cpu时间
int needtime; //进程到完成还要的时间
char state; //进程的状态
struct node *next; //链指针
}PCB;
PCB *finish,*ready,*tail,*run; //队列指针
int N; //进程数
//将就绪队列的第一个进程投入运行
firstin()
{
run=ready; //就绪队列头指针赋值给运行头指针
run->state=‘R‘; //进程状态变为运行态
ready=ready->next; //就绪列头指针后移到下一进程
}//标题输出函数
void prt1(char a)
{
printf("进程号 cpu时间所需时间优先数状态\n");

}
//进程PCB输出
void prt2(char a,PCB *q)
{ //优先数算法输出
printf(" % -10s% -10d% -10d% -10d %c\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->prio,q->state);
}
//输出函数
void prt(char algo)
{
PCB *p;
prt1(algo); //输出标题
if(run!=NULL) //如果运行标题指针不空
prt2(algo,run); //输出当前正在运行的PCB
p=ready; //输出就绪队列PCB
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
p=finish; //输出完成队列的PCB
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
getchar(); //按任意键继续
}
//优先数的算法插入算法
insert1(PCB *q)
{
PCB *p1,*s,*r;
int b;
s=q; //待插入的PCB指针
p1=ready; //就绪队列头指针
r=p1; //r做p1的前驱指针
b=1;
while((p1!=NULL)&&b) //根据优先数确定插入位置
if(p1->prio>=s->prio)
{
r=p1;
p1=p1->next;
}
else
b=0;
if(r!=p1) //如果条件成立说明插入在r与p1之间
{
r->next=s;
s->next=p1;
}
else
{
s->next=p1; //否则插入在就绪队列的头
ready=s;
}
}
//优先数创建初始PCB信息
void create1(char alg)
{
PCB *p;
int i,time;
char na[10];
ready=NULL; //就绪队列头文件
finish=NULL; //完成队列头文件
run=NULL; //运行队列头文件
printf("输入进程号和运行时间：\n"); //输入进程标志和所需时间创建PCB
for(i=1;i<=N;i++)
{
p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB));
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
strcpy(p->name,na);
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->state=‘w‘;
p->prio=50-time;
if(ready!=NULL) //就绪队列不空，调用插入函数插入
insert1(p);
else
{
p->next=ready; //创建就绪队列的第一个PCB
ready=p;
}
}
//clrscr();
printf(" 优先数算法输出信息：\n");
printf("***********************************************\n");
prt(alg); //输出进程PCB信息
run=ready; //将就绪队列的第一个进程投入运行
ready=ready->next;
run->state=‘R‘;
}
//优先数调度算法
void priority(char alg)
{
while(run!=NULL) //当运行队列不空时，有进程正在运行
{
run->cputime=run->cputime+1;
run->needtime=run->needtime-1;
run->prio=run->prio-3; //每运行一次优先数降低3个单位
if(run->needtime==0) //如所需时间为0将其插入完成队列
{
run->next=finish;
finish=run;
run->state=‘F‘; //置状态为完成态
run=NULL; //运行队列头指针为空
if(ready!=NULL) //如就绪队列不空
firstin(); //将就绪队列的第一个进程投入运行
}
else //没有运行完同时优先数不是最大，则将其变为就绪态插入到就绪队列
if((ready!=NULL)&&(run->prio<ready->prio))
{
run->state=‘W‘;
insert1(run);
firstin(); //将就绪队列的第一个进程投入运行
}
prt(alg); //输出进程PCB信息
}
}
//主函数
void main()
{
char algo; //算法标记
//clrscr();