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
每个作业由一个作业控制块JCB表示，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。
作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。
一、 模拟数据的生成
1． 允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。
2． 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。
3． （**）从文件中读入以上数据。
4． （**）也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间（0-30）和所需运行时间（1-8）。
二、 模拟程序的功能
1． 按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，执行FCFS, SJF和HRRN调度算法，程序计算各作业的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。
2． 动态演示每调度一次，更新现在系统时刻，处于运行状态和等待各作业的相应信息（作业名、到达时间、所需的运行时间等）对于HRRN算法，能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。
3． （**）允许用户在模拟过程中提交新作业。
4． （**）编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。
三、 模拟数据结果分析
1． 对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。
2． （**）用曲线图或柱形图表示出以上数据，分析算法的优点和缺点。
四、 实验准备
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
|
1 |
什么是作业？ |
|
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
|
|
3 |
为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
|
|
5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
|
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6 |
模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？ |
五、 其他要求
1． 完成报告书，内容完整，规格规范。
2． 实验须检查，回答实验相关问题。
注：带**号的条目表示选做内容。
二、实验内容
根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
三、实验环境
可以采用TC，也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB，VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。
四、实验原理及核心算法参考程序段
单道FCFS算法：
部分结果：
读取文件方法
自己输入模拟数据方法
实现代码：
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
struct jcb
{
char name[10];//作业名
char status;//状态
int arrtime;//到达时间
int reqtime;//要求服务时间
int startime;//调度时间
int finitime;//完成时间
float waittime;//等待时间
float TAtime;//周转时间
float TAWtime;//带权周转时间
float rp;//响应比
int ip;
}job[24];
void sort(struct jcb temp[24],int count)
{
int i,j;
struct jcb t;
for(i=0;i<count-1;i++) //按进程到达时间的先后排序
{ //如果两个进程同时到达，按在屏幕先输入的先运行
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].arrtime< temp[i].arrtime)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}
}
}
}
void FCFS(struct jcb temp[24],int count)//先到先服务算法
{
int i=0;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;
}
printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间
");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d %s %d %d %d %d %f %f
",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime );
}
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntimerun/count);
}
void SJF(struct jcb temp[24],int count)//短作业优先算法
{
int i=0,j;
struct jcb t;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count-1;i++)
{
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].reqtime< temp[i].reqtime)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}
}
}
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;
}
printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间
");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d %s %d %d %d %d %f %f
",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime );
}
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntimerun/count);
}
void HRRN(struct jcb temp[24],int count)//响应比高者优先算法
{
int i=0,j;
struct jcb t;
float averageruntime=0;
float averageruntimerun=0;
sort(temp,count);
temp[i].startime =temp[i].arrtime;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime=temp[i].TAtime;
averageruntimerun=temp[i].TAWtime;
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].waittime=temp[i].startime-temp[i].arrtime;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
}
for(i=1;i<count-1;i++)
{
for(j=i+1;j<count;j++)
{
if(temp[j].rp< temp[i].rp)
{
t=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=t;
}
}
}
for(i=1;i<count;i++)
{
temp[i].startime =temp[i-1].finitime ;
temp[i].finitime =temp[i].reqtime +temp[i].startime ;
temp[i].TAtime =temp[i].finitime -temp[i].arrtime ;
temp[i].TAWtime =temp[i].TAtime/temp[i].reqtime;
averageruntime+=temp[i].TAtime;
averageruntimerun+=temp[i].TAWtime;
}
printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间 调度时间 完成时间 周转时间 带权周转时间
");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d %s %d %d %d %d %f %f
",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime,job[i].startime ,job[i].finitime ,job[i].TAtime ,job[i].TAWtime );
}
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntime/count);
printf("平均周转时间是：%f
",averageruntimerun/count);
}
int ReadFile()
{
int i=0;
FILE *fp; //定义文件指针
fp=fopen("E:\3.txt","r"); //打开文件
if(fp==NULL)
{
printf("File open error !
");
exit(0);
}
printf("
id 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
while(!feof(fp))
{
fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入
printf("
%3s%12d%15d",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //输出到屏幕
i++;
};
if(fclose(fp)) //关闭文件
{
printf("Can not close the file !
");
exit(0);
}
return i;
}
//伪随机数产生器
int Pseudo_random_number()
{
int i,n;
srand((unsigned)time(0)); //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
//输入作业数
n=rand()%23+5;
for(i=0; i<n; i++)
{
job[i].ip=i+1;
//作业到达时间
job[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
job[i].reqtime=rand()%7+1;
}
printf("
id 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
for(i=0; i<n; i++)
{
printf("
%3d%12d%15d",job[i].ip,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
}
return n;
}
int main()
{
int i,count,select;
printf("**************************************************
");
printf("1、调用文本写入数据
");
printf("2、调用伪随机数的产生数据
");
printf("3、调用自己输入模拟数据
");
printf("**************************************************
");
printf("请选择菜单项：");
scanf("%d",&select);
while(select<1||select>3)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&select);
}
if(select==1)
{
count=ReadFile();
}
else if(select==2)
{
count=Pseudo_random_number();
}
else if(select==3)
{
printf("请输入作业个数：");
scanf("%d",&count);
while(count<2&&count>24)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&count);
}
printf("
");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("第%d个作业：
",i+1);
printf("输入作业名：");
scanf("%s",job[i].name);
printf("到达时间：" );
scanf("%d",&job[i].arrtime);
printf("要求服务时间：");
scanf("%d",&job[i].reqtime );
printf("
");
}
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是
");
printf(" 作业名 到达时间 要求服务时间
");
for(i=0;i<count;i++)
{
printf("N%d %s %d %d
",i+1,job[i].name ,job[i].arrtime ,job[i].reqtime);
}
}
while(1){
printf("
---------------请选择作业调度算法----------------
");
printf("1:采用先来先服务 (FCFS) 调度算法
2:采用短作业优先 (SJF) 调度算法
3:采用响应比高者优先 (HRRN) 调度算法
0:退出算法调度");
printf("
**************************************************
");
printf("请选择菜单项：");
scanf("%d",&select);
while(select<0||select>3)
{
printf("输入有误，请重新输入:");
scanf("%d",&select);
}
if(select==1)
{
printf("------先来先服务 (FCFS) 调度算法------
");
FCFS(job,count);
}
else if(select==2)
{
printf("------短作业优先 (SJF)调度算法------
");
SJF(job,count);
}
else if(select==3)
{
printf("------响应比高者优先 (HRRN)调度算法------
");
HRRN(job,count);
}
else if(select==0)
exit(0);
}
return 0;
}
实验总结：
实验二相对困难，一开始无从下手，后来通过请教同学和网上查询，才慢慢开始着手并完成。