第三章

一、目的和要求

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。

2．实验要求

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。

二、实验内容

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。

三、实验方法、步骤及结果测试

1. 源程序名：动态优先数简化.cpp，可执行程序名：动态优先数简化.exe

2. 原理分析

（1）“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。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。

（2）定义进程控制块的结构体和程序工作时间的结构体，pcb可以包含以下信息：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。

（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进程调度模拟。

（4）在对进程控制块的访问和调用通过链表指针的形式，在进程控制块输入后，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 <string.h>
  4 #include <malloc.h>
  5 #include <windows.h>
  6 #define NUM 3
  7 struct pcb
  8 {
  9 char name[5];//进程名
 10 int value;//优先数
 11 int m_time;//需要运行时间
 12 int r_time;//已运行时间
 13 char condition[100];//状态
 14 struct pcb *next;
 15 };
 16 struct pcb PCB[NUM],center;
 17 struct pcb *headc;
 18 int count = NUM;
 19 void Initialize()/*初始化*/
 20 {
 21 int i;
 22 for(i=0;i<NUM;i++)
 23 {
 24 printf("请输入第%d个进程名:
",i+1);
 25 scanf("%s",&PCB[i].name);
 26 printf("请输入第%d个进程的需要运行时间:
",i+1);
 27 scanf("%d",&PCB[i].m_time);
 28 printf("请输入第%d个进程的优先数:
",i+1);
 29 scanf("%d",&PCB[i].value);
 30 PCB[i].r_time=0;
 31 strcpy(PCB[i].condition,"Ready");
 32 }
 33 }
 34 void valueChange(struct pcb *p)
 35 {
 36 int i = 0;
 37 while(p!=NULL)
 38 {
 39 PCB[i] = *p;
 40 p=p->next;
 41 i++;
 42 }
 43 count = i;
 44 }
 45 struct pcb* Sort()/*按优先级排序(高到低)*/
 46 {
 47 struct pcb *head,*q,*p1;
 48 int i,j;
 49 for(i=0;i<count;i++)
 50 {
 51 for(j=i+1;j<count;j++)
 52 {
 53 if(PCB[i].value<PCB[j].value)
 54 {
 55 center=PCB[i];
 56 PCB[i]=PCB[j];
 57 PCB[j]=center;
 58 }
 59 }
 60 }
 61 head=(struct pcb*)malloc(sizeof(struct pcb));
 62 p1=head;
 63 for(i=0;i<count;i++)
 64 {
 65 q=(struct pcb*)malloc(sizeof(struct pcb));
 66 strcpy(q->name,PCB[i].name);
 67 strcpy(q->condition,PCB[i].condition);
 68 q->m_time=PCB[i].m_time;
 69 q->r_time=PCB[i].r_time;
 70 q->value=PCB[i].value;
 71 q->next=NULL;
 72 p1->next=q;
 73 p1=q;
 74 }
 75 return head;
 76 //p=head->next;
 77 }
 78 void PrintReady()
 79 {
 80 struct pcb* p;
 81 p=headc->next;
 82 if(p!=NULL)
 83 {
 84 printf("就绪队列信息:
 ");
 85 printf("进程名	优先数	已运行时间	还需运行时间	进程状态
");
 86 while(p!=NULL)
 87 {
 88 printf("%s	%d	%d		%d 		%s
",p->name,p->value,p->r_time,p->m_time,p->condition);
 89 p=p->next;
 90 }
 91 }
 92 }
 93 
 94 
 95 int Rule()
 96 {
 97 struct pcb* p;
 98 p=headc->next;
 99 while(1)
100 {
101 if(p->r_time==p->m_time)
102 {
103 strcpy(p->condition,"Run");
104 printf("正在运行的进程为:%s
",p->name);
105 printf("进程名	优先数	已运行时间	还需运行时间	进程状态
");
106 printf("%s	%d	%d		%d 		%s
",p->name,p->value,p->r_time,p->m_time,p->condition);
107 strcpy(p->condition,"Finish");
108 p=p->next;
109 if(p==NULL)
110 {
111 printf("所有进程结束!
");
112 return 0;
113 }
114 }
115 else
116 {
117 printf("正在运行的进程为:%s
",p->name);
118 // printf("正在运行的进程的状态为:
");
119 strcpy(p->condition,"Run");
120 printf("进程名	优先数	已运行时间	还需运行时间	进程状态
");
121 printf("%s	%d	%d		%d 		%s
",p->name,p->value,p->r_time,p->m_time,p->condition);
122 Sleep(2000);
123 if(p->next==NULL)
124 {
125 while(1)
126 {
127 p->value--;
128 p->r_time++;
129 if(p->r_time!=p->m_time+1)
130 {
131 strcpy(p->condition,"Run");
132 printf("正在运行的进程为:%s
",p->name);
133 printf("进程名	优先数	已运行时间	还需运行时间	进程状态
");
134 printf("%s	%d	%d		%d 		%s
",p->name,p->value,p->r_time,p->m_time,p->condition);
135 Sleep(2000);
136 }
137 else
138 {
139 printf("所有进程结束!
");
140 return 0;
141 }
142 
143 
144 }
145 }
146 else if(p->value<p->next->value&&p->next!=NULL)
147 {
148 valueChange(p);
149 p = Sort()->next;
150 }
151 }
152 p->value--;
153 p->r_time++;
154 }
155 return 0;
156 }
157 void main()
158 {
159 Initialize();
160 // p2=(struct pcb *)malloc(sizeof(struct pcb));
161 headc = Sort();
162 PrintReady();
163 Rule();
164 }

四、实验总结

这个实验是对作业调度程序的补充，实验过程中需要对每个进程的执行过程的先后顺序的结果进行显示，需要考虑每个进程的优先级，即先进行排序，然后才能执行进程的调度。