实验二 作业调度模拟程序
商软一班 201406114109 张鑫相
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 |
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1 |
什么是作业？ |
作业是用户提交给操作系统计算的一个独立任务。 |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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。 |
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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 |
单个作业使用结构体，多个作业使用队列。 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
采用先来先服务算法（FCFS），最短作业优先算法（SJF），最短剩余时间优先算法（SRTF），最高响应比优先算法（HRRF），优先级调度算法，轮转调度算法（RR），多级反馈队列调度算法（MLFQ）。 |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
先来先服务算法。 |
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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？ |
输入：读取文件。 输出：计算并打印这组作业的平均周转时间及带权周转时间。 |
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：
源代码：
#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<string.h>
struct job{
char name[10];
char chooes;
char status; //作业状态
int waitTime; //等待时间
int startime; //作业开始时间
int arrtime; //作业到达时间
int reqtime; //作业运行时间
int finitime; //作业完成时间
int TAtime,TAWtime;
int Rp;
float ptio; //优先级
} job[100];
int systime=0;
int intarr,intfin,intjob; //到达作业个数，完成作业个数，未到达作业个数
int n,N;
void memu()
{
printf("
*************** 作业调度 *************
");
printf(" ========================================
");
printf(" 1.读取文件
");
printf(" 2.先到先服务(FCFS)
");
printf(" 3.短作业优先(SJF)
");
printf(" 4.随机数产生器
");
printf(" 5.响应比高优先(HRRN)
");
printf(" 0.退出
");
printf(" ========================================
");
}
int ReadFile()
{
int m=0;
int i=1;
FILE *fp; //定义文件指针
fp=fopen("作业.txt","r"); //打开文件
if(fp==NULL)
{
printf("File open error !
");
}
printf("
作业名字 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++;
};
n=i;
if(fclose(fp)) //关闭文件
{
printf("Can not close the file !
");
}
m=i-1;
return m;
}
void play(int p,char *h,int i,int j) //排序
{
strcpy(h,job[i].name);
strcpy(job[i].name,job[j].name);
strcpy(job[j].name,h);
p=job[i].arrtime;
job[i].arrtime=job[j].arrtime;
job[j].arrtime=p;
p=job[i].reqtime;
job[i].reqtime=job[j].reqtime;
job[j].reqtime=p;
p=job[i].startime;
job[i].startime=job[j].startime;
job[j].startime=p;
p=job[i].finitime;
job[i].finitime=job[j].finitime;
job[j].finitime=p;
}
void Print()
{
int i;
n=n+N;
printf("
作业顺序 作业名称 到达时间 运行所需要时间
");
for(i=1;i<n;i++)
printf(" N %d %s %d %d
",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
printf("
现在系统时间 %d:
",systime);
}
void FCFS()
{
int i,j,p;
char h[100];
for(i=0;i<n-1;i++) //n个作业
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].arrtime>job[j].arrtime){
play(p,h,i,j);
}
}
}
Print();
}
void SJF() //短作业优先
{
int p=0;
char h[100];
int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].reqtime>job[j].reqtime)
{
play(p,h,i,j);
}
}
}
Print();
}
void HRRN() //响应比高优先
{
int p=0;
char h[100];
int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].arrtime>job[j].arrtime)
{
play(p,h,i,j);
}
}
}
for(i=0;i<n;i++)
{
job[0].startime=job[0].arrtime; //开始时间
job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime; //完成时间
job[i+1].startime=job[i].finitime;
job[i].waitTime=job[i].startime-job[i].arrtime; //等待时间
job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime; //周转时间
job[i].Rp=job[i].TAtime/job[i].reqtime; //响应比
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(job[i].Rp<job[j].Rp)
{
play(p,h,i,j);
p=job[i].Rp;
job[i].Rp=job[j].Rp;
job[j].Rp=p;
}
}
}
Print();
for(i=1;i<n;i++)
{
printf("%d的响应比为：%d
",job[i].name,job[i].Rp);
}
}
//伪随机数产生器
int Pseudo_random_number()
{
int i,r;
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
r=rand()%23+5;
for(i=1; i<=r; i++)
{
//作业到达时间
job[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
job[i].reqtime=rand()%7+1;
}
Print();
return n;
}
void main()
{
int m;
while(1)
{
memu();
printf("请选择(0~5): ");
scanf("%d",&m);
printf("
");
switch(m)
{
case 1:ReadFile();break;
case 2:FCFS();break;
case 3:SJF();break;
case 4:Pseudo_random_number();break;
case 5:HRRN();
case 0:exit(0);break;
}
}
}
运行结果：
总结：实验经历了几个星期，改了n遍。最后还是询问同学才完成到此。发现结构体中的计算还有问题，如：
所以完成不到响应比高优先算法和计算出周转时间等，还待改进。