【操作系统】实验二作业调度模拟程序

实验二作业调度模拟程序

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

序号	准备内容		完成情况
1	什么是作业？	作业相当于一个程序。任务相当于整个程序中的一段段可以并发执行的代码。进程其实就是任务。从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它由程序、数据和作业说明书组成。系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。而且，在批处理系统中，作业是抢占内存的基本单位。也就是说，批处理系统以作业为单位把程序和数据调入内存以便执行。
2	一个作业具备什么信息？	作业由三部分组成，即程序、数据和作业说明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程序。否则将不成为作业。
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	由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块(job control block，JCB)的表格。该表格登记该作业所要求的资源情况、预计执行时间和执行优先级等。从而，操作系统通过该表了解到作业要求，并分配资源和控制作业中程序和数据的编译、链接、装入和执行等。
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	先来先服务、轮转法、多级反馈队列列算法、优先级法、短作业优先法、最高响应
5	如何编程实现作业调度算法？	分析各种调度算法，理解算法过程，利用先来先服务（FCFS）算法，最短作业优先 (SJF)算法编程实现
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？	输入：读取文件的方式输出：以二维表关系的形式输出

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、实验代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
struct jcb{
char name[10]; //作业名
char status; //作业状态

double arrtime; //作业到达时间
double reqtime; //作业要求时间
double startime; //作业开始时间
double finitime; //作业完成时间
double turntime; //作业周转时间

float Tatime,TAWtime;
float prio;
}jobarr[24],jobfin[24],job[24],cunfang;

   int systime=0;
   int intarr,intfin,intjob; //作业到达个数，完成个数，未达到作业个数
   int i;
   int r;

//排序
void rank(int flag){
   int j;
  for(r=0;r<flag;r++)
{
  for(j=r+1;j<flag;j++)
  if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime)
{
  cunfang=jobarr[r];
  jobarr[r]=jobarr[j];
  jobarr[j]=cunfang;
}
}
}

//先来先服务算法
void FCFS(int flag)
{
  int r;
  double attime,wattime; 
  jobarr[0].startime=0;
  jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime;
  jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime;
  attime=jobarr[0].turntime;
  wattime=jobarr[0].finitime;
  for(r=1;r<flag;r++)
{
  jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime;
  jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime+jobarr[r].reqtime;
  jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime-jobarr[r].arrtime+jobarr[r].reqtime;
  attime+=jobarr[r].turntime;
  wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime;
}

  attime=attime/((double)flag);
  wattime=wattime/((double)flag);
  printf("
FCFS算法作业序列表

");
  printf("--------------------------------------------------------------------------------
");
  printf("作业名	到达系统时间	CPU所需时间	开始时间	结束时间	周转时间");
  for(r=1;r<flag;r++){
  printf("
");
  printf("%s",jobarr[r].name);
  printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
  printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
  printf("%16.2lf",jobarr[r].startime);
  printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime);
  printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime); 
}
  printf("

平均周转时间:%.2lf",attime);
  printf("

平均带权周转时间:%.2lf
",wattime);
  printf("--------------------------------------------------------------------------------
");
}

//插入
void inser()
{
  printf("第%d个作业:
",i+1);
  printf("输入作业名:");
  scanf("%s",jobarr[i].name);
  printf("作业到达时间:");
  scanf("%d",&jobarr[i].arrtime);
  printf("作业要求服务时间:");
  scanf("%d",&jobarr[i].reqtime);
  printf("
");
  i++;
  rank(i);
}

//删除
void delet()
{
  int q;
  char remove[10];
  printf("请输入要删除的作业名: ");
  scanf("%s",remove);
  for(r=0;r<i;r++) 
  if(strcmp(jobarr[r].name,remove)==0){
  for(q=r;q<i;q++){
  jobarr[q]=jobarr[q+1];
}
  i--;
} 
}

//输入作业信息
void input()
{
  printf("作业个数:");
  scanf("%d",&i);
  printf("
");
  for(r=0;r<i;r++)
{
  printf("第%d个作业:
",r+1);
  printf("输入作业名:");
  scanf("%s",jobarr[r].name);
  printf("到达时间:");
  scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime);
  printf("要求服务时间:");
  scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime);
  printf("
");
}
}

//输出作业信息
void output()
{
  int num,m;
  while(1){
  printf("经按到达时间排序后，未达到队列是
");
  printf("	name	artime	rqtime
");
  for(r=0;r<i;r++)
{
  printf("N %d",r+1);
  printf("	%s",jobarr[r].name);
  printf("	%.2lf",jobarr[r].arrtime);
  printf("	%.2lf",jobarr[r].reqtime);
  printf("
");
}
  printf("
			现在系统时间 0:
");
  printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成)
");
  scanf("%d",&m); 
  switch(m)
{
  case 1:
  FCFS(i);
  break;
  case 2:
  break;
}
  printf("
1.插入 2.删除 3.退出？
");
  printf("请选择：");
　　scanf("%d",&num);
　　if(num==1)
　　inser();
　　else if(num==2)
　　delet();
　　else if(num==3)
　　return; 
　　else
　　continue;
}
}

//读取文件的数据
void ReadFile()
{
　　int m;
　　int i=1;
　　int flag=0;
　　FILE *fp; //定义文件指针
　　fp=fopen("3.txt","r"); //打开文件
　　if(fp==NULL)
{
　　printf("File open error !
");
　　exit(0);
}
　　printf("
	作业名	 作业到达时间	 作业运行所需要时间
");
　　while(!feof(fp))
{
　　fscanf(fp,"%s%lf%lf",&jobarr[i].name,&jobarr[i].arrtime,&jobarr[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 
　　i++;
　　flag=i;
};
　　rank(i);
　　for(i=1;i<flag;i++)
　　printf("
	%s		 %.2lf		 %.2lf",jobarr[i].name,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime); //输出到屏幕
　　printf("
");
　　printf("
");
　　if(fclose(fp)) //关闭文件
{
　　printf("Can not close the file !
");
　　exit(0);
}
　　printf("请选择算法： 1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成)
");
　　scanf("%d",&m);
　　switch(m)
{
　　case 1:
　　FCFS(i);
　　break;
　　case 2:
　　break;
}
　　printf("
");
//printf("");

}

//伪随机数产生器
void Pseudo_random_number()
{
int i,n,m;
　　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()%13+5;
　　for(i=1; i<=n; i++)
{
//jobarr[i].name=i;
//作业到达时间
　　jobarr[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
　　jobarr[i].reqtime=rand()%7+1;
}
　　rank(i);
　　printf("
作业名 作业到达时间 作业运行所需要时间
");
　　for(i=1; i<=n; i++)
{
　　printf("
job%2d %11.2lf %.2lf",i,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime);
}
   printf("

");
　　printf("请选择算法：1.先来先服务（FCFS）调度算法 2.短作业优先（SJF）调度算法(未完成)
");
　　scanf("%d",&m);
　　switch(m)
{
　　case 1:
　　FCFS(i);
　　break;
　　case 2:
　　break;
}
　　printf("
");
}


void main()
{
　int num;
  while(1)
{
  printf("-----------------------------------------------------------------------------
");
  printf("请选择读取作业的方式：1.文件读取 2.手动输入 3.伪随机数随机产生
");
  printf("-----------------------------------------------------------------------------
");
  printf("请选择：");
  scanf("%d",&num);
  switch(num)
{
  case 1:
  ReadFile();
  break;
  case 2:
  input();
  rank(i);
  output();
  break;
  case 3:
  Pseudo_random_number();
  break;
}
}
}