操作系统（实验二）作业调度

实验二作业调度模拟程序

一、 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。

二、 实验内容和要求

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。

注：带**号的条目表示选做内容。

三、 实验方法、步骤及结果测试

1. 源程序名：压缩包文件中源程序名text.c

可执行程序名：text.exe

2. 原理分析及流程图

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define getjch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) //申请空间

struct jcb { /* 定义作业控制块PCB */
char name[10]; //作业名
float needtime; /*运行时间*/
float arrivetime;/*提交时刻*/
struct jcb* link;
}*ready=NULL,*wait=NULL,*p; //就绪队列和后备队列

typedef struct jcb JCB;

float Tc,Ti,Wi,T=0;/*完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量*/
float TiSum=0,WiSum=0;/*平均周转时间,带权平均周转时间*/
int k,num;//算法调度和作业数
float r;/*响应比*/

void input(); /*输入作业信息*/
int space(); /* 返回就绪队列中作业的数目*/
void sort(); /*按提交时间排序*/
void disp(JCB *pr); /* 显示相应的作业*/
void disp_hrn(JCB *pr);/*显示高响应比作业*/
void running(); /*运行作业组*/
void destroy(); /* 撤销作业*/
void check(); /*调度作业并选择算法排序就绪队列*/

void input() /* 建立作业控制块函数*/
{
int i;
printf(" |********************| ");
printf(" |******调度算法******| ");
printf(" |****1.先来先服务****| ");
printf(" |***2.最短作业优先***| ");
printf(" |**3.响应比高者优先**| ");
printf(" |********************| ");
printf("请选择调度算法:");
scanf("%d",&k);
printf(" 输入作业数量:");
scanf("%d",&num);
for(i=0;i<num;i++)
{
printf(" 作业号[%d]: ",i);
p=getjch(JCB);
printf("输入作业名:");
scanf("%s",p->name);
printf("输入提交时间:");
scanf("%f",&p->arrivetime );
printf("输入运行时间:");
scanf("%f",&p->needtime);
printf(" ");
p->link=NULL;
sort();
}
}

int space()/* 返回就绪队列中作业的数目*/
{
int l=0;
JCB* pr=ready;
while(pr!=NULL)
{
l++;
pr=pr->link;
}
return(l);
}

void disp(JCB *pr) /*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/
{
printf(" %10s %10s %10s ","作业名","运行时间","提交时刻");
printf("%10s %10.2f %10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime);
printf(" ");
}

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*/
{
printf(" %10s %10s %10s %10s ","作业名","运行时间","提交时刻","响应比");
printf("%10s %10.2f %10.2f %10.2f",pr->name,pr->needtime,
pr->arrivetime,(1+(T-pr->arrivetime)/pr->needtime));
printf(" ");
}

void destroy() /*建立作业撤消函数(作业运行结束,撤消作业)*/
{
free(p);
}

void sort()/*按提交时间排序*/
{
JCB *first,*second;
int ins=0;
if((wait==NULL)||(p->arrivetime<wait->arrivetime))
{
p->link=wait;
wait=p;
}
else
{
first=wait;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if(p->arrivetime<second->arrivetime)
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}

void running()/*运行作业组*/
{
printf("作业%s的开始运行时刻T:%4.2f ",p->name,T);
Tc=T+p->needtime;
T=Tc;
Ti=Tc-p->arrivetime;
Wi=Ti/(p->needtime);
printf("完成时刻Tc:%4.2f ",Tc);
printf("周转时间Ti:%4.2f ",Ti);
printf("带权周转时间Wi:%4.2f ",Wi);
TiSum+=Ti;
WiSum+=Wi;
destroy();
}

void check()/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/
{
JCB *first,*second,*fir,*p;
int ins=0;
if(wait!=NULL)
{
if((ready==NULL)&&(T<wait->arrivetime))
T=wait->arrivetime;
}
first=wait;
while(first&&(T>=first->arrivetime))
{
p=first;
first=first->link;
p->link=NULL;
if(ready==NULL)
ready=p;
else
{
fir=ready;
while(fir->link!=NULL)
fir=fir->link;
fir->link=p;
}
}
wait=first;//调整就绪队列与后备队列
switch(k)
{
case 1: break;//先来先服务调度算法
case 2://短作业优先调度算法
fir=ready;
ready=NULL;
while(fir!=NULL)
{
p=fir;
fir=fir->link;
p->link=NULL;
if((ready==NULL)||(p->needtime<ready->needtime))
{
p->link=ready;
ready=p;
}
else
{
first=ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if(p->needtime<second->needtime)
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}
break;
case 3: //高响应比优先调度算法
fir=ready;
ready=NULL;
while(fir!=NULL)
{
p=fir;
fir=fir->link;
p->link=NULL;
if((ready==NULL)||((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime))
>(1+((T-ready->arrivetime)/ready->needtime))))
{
p->link=ready;
ready=p;
}
else
{
first=ready;
second=first->link;
while(second!=NULL)
{
if((1+((T-p->arrivetime)/p->needtime))
>(1+((T-second->arrivetime)/second->needtime)))
{
p->link=second;
second=NULL;
first->link=p;
ins=1;
}
else
{
first=first->link;
second=second->link;
}
}
if(ins==0)
first->link=p;
}
}
break;
}
}

main() /*主函数*/
{
int len;
char ch;
JCB *pr;
input();
T=wait->arrivetime;
check();
len=space();
while((len!=0)&&(ready!=NULL))
{
system("pause");
if(ready!=NULL)
{
printf(" 就绪队列如下:");
pr=ready;
while(pr!=NULL)
{
if(k==3)
disp_hrn(pr);
else
disp(pr);
pr=pr->link;
}
}
else
printf("就绪队列为空!");
if(wait!=NULL)
{
printf(" 后备队列如下:");
pr=wait;
while(pr!=NULL)
{
disp(pr);
pr=pr->link;
}
}
else
printf("后备队列为空! ");
p=ready;
ready=p->link;
p->link=NULL;
running();
check();
len=space();
}
printf(" 该作业组的平均周转时间:%4.2f ",TiSum /num);
printf("该作业组的带权平均周转时间:%4.2f ",WiSum/num);
ch=getchar();
}