作业调度模拟程序

实验二、作业调度模拟实验

13物联网 201306104134 郑伯瑜

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。

3 模拟数据的生成

3.1 允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。

3.2 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。

3.3 （**）从文件中读入以上数据。

3.4 （**）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）。

4 模拟程序的功能

4.1 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）。

4.2 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。

4.3 （**）允许用户在模拟过程中提交新作业。

4.4 （**）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。

5 模拟数据结果分析

5.1 对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。

5.2 （**）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。

三、实验方法、步骤及结果测试

1.流程图

2.源代码 zuo.c

  1 #include "stdio.h" 
  2 #include <stdlib.h> 
  3 #define getjch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //申请空间 
  4 
  5 struct jcb { /* 定义作业控制块PCB */ 
  6 char name[10]; //作业名 
  7 float needtime; /*运行时间*/ 
  8 float arrivetime;/*提交时刻*/ 
  9 struct jcb* link; 
 10 }*ready=NULL,*wait=NULL,*p; //就绪队列和后备队列 
 11 
 12 typedef struct jcb JCB; 
 13 
 14 float Tc,Ti,Wi,T=0;/*完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量*/ 
 15 float TiSum=0,WiSum=0;/*平均周转时间,带权平均周转时间*/ 
 16 int k,num;//算法调度和作业数 
 17 float r;/*响应比*/ 
 18 
 19 void input(); /*输入作业信息*/ 
 20 int space(); /* 返回就绪队列中作业的数目*/ 
 21 void sort(); /*按提交时间排序*/ 
 22 void disp(JCB *pr); /* 显示相应的作业*/ 
 23 void disp_hrn(JCB *pr);/*显示高响应比作业*/ 
 24 void running(); /*运行作业组*/ 
 25 void destroy(); /* 撤销作业*/ 
 26 void check(); /*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 
 27 
 28 
 29 void input() /* 建立作业控制块函数*/ 
 30 { 
 31 int i; 
 32 printf("				调度算法
"); 
 33 printf("				1.先来先服务
"); 
 34 printf("				2.最短作业优先
"); 
 35 printf("				3.响应比高者优先
"); 
 36 printf("请选择调度算法:"); 
 37 scanf("%d",&k); 
 38 printf("
 输入作业数量:"); 
 39 scanf("%d",&num); 
 40 for(i=0;i<num;i++) 
 41 { 
 42 printf("
 作业号[%d]:
",i); 
 43 p=getjch(JCB); 
 44 printf("输入作业名:"); 
 45 scanf("%s",p->name); 
 46 printf("输入提交时间:"); 
 47 scanf("%f",&p->arrivetime ); 
 48 printf("输入运行时间:"); 
 49 scanf("%f",&p->needtime); 
 50 printf("
"); 
 51 p->link=NULL; 
 52 sort(); 
 53 } 
 54 } 
 55 
 56 int space()/* 返回就绪队列中作业的数目*/ 
 57 { 
 58 int l=0; 
 59 JCB* pr=ready; 
 60 while(pr!=NULL) 
 61 { 
 62 l++; 
 63 pr=pr->link; 
 64 } 
 65 return(l); 
 66 } 
 67 
 68 void disp(JCB *pr) /*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/ 
 69 { 
 70 printf("
%10s	%10s	%10s
","作业名","运行时间","提交时刻"); 
 71 printf("%10s	%10.2f	%10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime); 
 72 printf("
"); 
 73 } 
 74 
 75 void disp_hrn(JCB *pr)/*建立作业显示函数,用于显示当前具有高响应比的作业*/ 
 76 { 
 77 printf("
%10s	%10s	%10s	%10s
","作业名","运行时间","提交时刻","响应比"); 
 78 printf("%10s	%10.2f	%10.2f	%10.2f",pr->name,pr->needtime, 
 79 pr->arrivetime,(1+(T-pr->arrivetime)/pr->needtime)); 
 80 printf("
"); 
 81 } 
 82 
 83 
 84 void destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/ 
 85 { 
 86 free(p); 
 87 } 
 88 
 89 void sort()/*按提交时间排序*/ 
 90 { 
 91 JCB *first,*second; 
 92 int ins=0; 
 93 if((wait==NULL)||(p->arrivetime<wait->arrivetime)) 
 94 { 
 95 p->link=wait; 
 96 wait=p; 
 97 } 
 98 else 
 99 { 
100 first=wait; 
101 second=first->link; 
102 while(second!=NULL) 
103 { 
104 if(p->arrivetime<second->arrivetime) 
105 { 
106 p->link=second; 
107 second=NULL; 
108 first->link=p; 
109 ins=1; 
110 } 
111 else 
112 { 
113 first=first->link; 
114 second=second->link; 
115 } 
116 } 
117 if(ins==0) 
118 first->link=p; 
119 } 
120 } 
121 
122 
123 void running()/*运行作业组*/ 
124 { 
125 printf("作业%s的开始运行时刻T:%4.2f
",p->name,T); 
126 Tc=T+p->needtime; 
127 T=Tc; 
128 Ti=Tc-p->arrivetime; 
129 Wi=Ti/(p->needtime); 
130 printf("完成时刻Tc:%4.2f
",Tc); 
131 printf("周转时间Ti:%4.2f
",Ti); 
132 printf("带权周转时间Wi:%4.2f
",Wi); 
133 TiSum+=Ti; 
134 WiSum+=Wi; 
135 destroy(); 
136 } 
137 
138 
139 void check()/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/ 
140 { 
141 JCB *first,*second,*fir,*p; 
142 int ins=0; 
143 if(wait!=NULL) 
144 { 
145 if((ready==NULL)&&(T<wait->arrivetime)) 
146 T=wait->arrivetime; 
147 } 
148 first=wait; 
149 while(first&&(T>=first->arrivetime)) 
150 { 
151 p=first; 
152 first=first->link; 
153 p->link=NULL; 
154 if(ready==NULL) 
155 ready=p; 
156 else 
157 { 
158 fir=ready; 
159 while(fir->link!=NULL) 
160 fir=fir->link; 
161 fir->link=p; 
162 } 
163 } 
164 wait=first;//调整就绪队列与后备队列 
165 switch(k) 
166 { 
167 case 1: break;//先来先服务调度算法 
168 case 2://短作业优先调度算法 
169 fir=ready; 
170 ready=NULL; 
171 while(fir!=NULL) 
172 { 
173 p=fir; 
174 fir=fir->link; 
175 p->link=NULL; 
176 if((ready==NULL)||(p->needtime<ready->needtime)) 
177 { 
178 p->link=ready; 
179 ready=p; 
180 } 
181 else 
182 { 
183 first=ready; 
184 second=first->link; 
185 while(second!=NULL) 
186 { 
187 if(p->needtime<second->needtime) 
188 { 
189 p->link=second; 
190 second=NULL; 
191 first->link=p; 
192 ins=1; 
193 } 
194 else 
195 { 
196 first=first->link; 
197 second=second->link; 
198 } 
199 } 
200 if(ins==0) 
201 first->link=p; 
202 } 
203 } 
204 break; 
205 case 3: //高响应比优先调度算法 
206 fir=ready; 
207 ready=NULL; 
208 while(fir!=NULL) 
209 { 
210 p=fir; 
211 fir=fir->link; 
212 p->link=NULL; 
213 if((ready==NULL)||((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 
214 >(1+((T-ready->arrivetime)/ready->needtime)))) 
215 { 
216 p->link=ready; 
217 ready=p; 
218 } 
219 else 
220 { 
221 first=ready; 
222 second=first->link; 
223 while(second!=NULL) 
224 { 
225 if((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime)) 
226 >(1+((T-second->arrivetime)/second->needtime))) 
227 { 
228 p->link=second; 
229 second=NULL; 
230 first->link=p; 
231 ins=1; 
232 } 
233 else 
234 { 
235 first=first->link; 
236 second=second->link; 
237 } 
238 } 
239 if(ins==0) 
240 first->link=p; 
241 } 
242 } 
243 break; 
244 } 
245 } 
246 
247 main() /*主函数*/ 
248 { 
249 int len; 
250 char ch; 
251 JCB *pr; 
252 input(); 
253 T=wait->arrivetime; 
254 check(); 
255 len=space(); 
256 while((len!=0)&&(ready!=NULL)) 
257 { 
258 system("pause"); 
259 if(ready!=NULL) 
260 { 
261 printf("
就绪队列如下:"); 
262 pr=ready; 
263 while(pr!=NULL) 
264 { 
265 if(k==3) 
266 disp_hrn(pr); 
267 else 
268 disp(pr); 
269 pr=pr->link; 
270 } 
271 } 
272 else 
273 printf("就绪队列为空!"); 
274 if(wait!=NULL) 
275 { 
276 printf("
后备队列如下:"); 
277 pr=wait; 
278 while(pr!=NULL) 
279 { 
280 disp(pr); 
281 pr=pr->link; 
282 } 
283 } 
284 else 
285 printf("后备队列为空!
"); 
286 p=ready; 
287 ready=p->link; 
288 p->link=NULL; 
289 running(); 
290 check(); 
291 len=space(); 
292 } 
293 printf("
该作业组的平均周转时间:%4.2f
",TiSum /num); 
294 printf("该作业组的带权平均周转时间:%4.2f
",WiSum/num); 
295 ch=getchar(); 
296 }

3.运行结果

FCFS算法

SJF算法

HRRF算法

四、实验总结

本次实验加深了我们在作业调度中的先来先服务，最短作业优先及最高响应比优先的相关算法的理解，但计算能力及综合性都较高，逻辑性较强，在实验编程时遇到了很多困难。大多问题都是不知怎样用代码实现算法运算，因此借鉴了网上的程序，此后还需加深对C语言的运用。