实验三进程调度模拟程序2.0
一、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。
二、实验内容和要求
设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。
1.模拟进程数据的生成
允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。
允许用户选择输入每个进程的到达时间，所需运行时间，进程的运行时间以时间片为单位。
2. 模拟调度程序的功能
2.1 按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，能分别执行以下调度算法。
FCFS
SJ
HRRN
RR
2.2 显示每种算法下各进程的调度执行顺序。
2.3计算各进程的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。
2.4模拟数据结果分析：对同一组模拟数据，比较各算法的平均周转时间，周转系数。
三、实验方法、步骤及结果测试
1) 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。
4) 时间片轮转（RR）调度算法：调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片，就绪队列中的每个进程轮流地运行一个时间片。当这个时间片结束时，强迫一个进程让出处理器，让它排列到就绪队列的尾部，等候下一轮调度。
#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<windows.h>
struct job
{
char name[10]; //程序名
char status;
int id;
int arrT; //到达时间
int runT; //运行时间
int starT; //开始时间
int finishT; //结束时间
int best; //优先级
float TAtime,TAWtime;
float rp; //响应比
}job[24];
int Pseudo_random_number()
{
int i,n;
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()%23+5;
for(i=0; i<n; i++)
{
job[i].id=i+1;
//作业到达时间
job[i].arrT=rand()%29+1;
//作业运行时间
job[i].runT=rand()%7+1;
}
printf("\n id 作业到达时间 作业运行所需要时间\n");
for(i=0; i<n; i++)
{
printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrT,job[i].runT);
}
return n;
}
void sort(struct job temp[24],int num)
{
int i;
int j;
struct job k;
for(i=0;i<num-1;i++)
{
for(j=i+1;j<num;j++)
{
if(temp[j].arrT<temp[i].arrT)
{
k = temp[j];
temp[j] = temp[i];
temp[i] = k;
}
}
}
}
void FCFS(struct job temp[24],int num)
{
int i=0;
float sumTAtime=0;
float aveTAtime=0;
printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬先来先服务算法FCFS┬┬┬┬┬┬┬┬┬\n");
sort(temp,num);
temp[i].starT = temp[i].arrT;
temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
for(i=1;i<num;i++)
{
temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
temp[i].finishT = temp[i].starT +
temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT -
temp[i].arrT;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
}
printf("作业名 到达时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间\n");
for(i=0;i<num;i++)
{
printf("%s\t
%d\t
%d\t %d\t
%d\t %f\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
}
printf("平均周转时间=%f\n",sumTAtime/num);
printf("平均带权周转时间=%f\n",aveTAtime/num);
}
void SJF(struct job temp[24],int num)
{
int i=0;
int j;
struct job k;
float sumTAtime=0;
float aveTAtime=0;
printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬最短作业优先算法SJF┬┬┬┬┬┬┬┬┬\n");
sort(temp,num);
temp[i].starT = temp[i].arrT;
temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
for(i=1;i<num-1;i++)
{
for(j=i+1;j<num;j++)
{
if(temp[j].runT<temp[i].runT)
{
k=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=k;
}
}
}
for(i=1;i<num;i++)
{
temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
temp[i].finishT = temp[i].starT +
temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT -
temp[i].arrT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
}
printf("作业名 到达时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间\n");
for(i=0;i<num;i++)
{
printf(" %s\t
%d\t
%d\t %d\t
%d\t %f\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
}
printf("平均周转时间=%f\n",sumTAtime/num);
printf("平均带权周转时间=%f\n",aveTAtime/num);
}
void HRRN(struct job temp[24],int num)
{
int i=0;
int j;
struct job k;
float sumTAtime=0;
float aveTAtime=0;
printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬最短作业优先算法HRRF┬┬┬┬┬┬┬┬┬\n");
sort(temp,num);
temp[i].starT = temp[i].arrT;
temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
for(i=1;i<num;i++)
{
temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
temp[i].finishT = temp[i].starT +
temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT -
temp[i].arrT;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
}
for(i=1;i<num-1;i++)
{
for(j=i+1;j<num;j++)
{
if(temp[j].rp<temp[i].rp)
{
k=temp[j];
temp[j]=temp[i];
temp[i]=k;
}
}
}
for(i=1;i<num;i++)
{
temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
temp[i].finishT = temp[i].starT +
temp[i].runT;
temp[i].TAtime = temp[i].finishT -
temp[i].arrT;
temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
sumTAtime+=temp[i].TAtime;
aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
}
printf("作业名 到达时间 CPU所需时间 开始时间 结束时间 周转时间\n");
for(i=0;i<num;i++)
{
printf(" %s\t
%d\t
%d\t %d\t
%d\t %f\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
}
printf("平均周转时间=%f\n",sumTAtime/num);
printf("平均带权周转时间=%f\n",aveTAtime/num);
}
int main()
{
int x;
int num;
int i;
printf("┏----------------------┓\n");
printf("┣1.随机数产生数据------┫\n");
printf("┣2.自己输入模拟数据----┫\n");
printf("┗----------------------┛\n");
printf("请选择菜单项：");
scanf("%d",&x);
if(x==1)
{
num=Pseudo_random_number();
}
else if(x==2)
{
printf("程序个数：");
scanf("%d",&num);
printf("\n");
for(i = 0;i<num;i++)
{
printf("第%d个程序：\n",i+1);
printf("输入程序名：");
scanf("%s",&job[i].name);
printf("到达时间：");
scanf("%d",&job[i].arrT);
printf("运行时间：");
scanf("%d",&job[i].runT);
printf("优先级：");
scanf("%d",&job[i].best);
printf("\n");
}
printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\n");
printf("id\t到达时间\t运行时间\t优先级\n");
for(i=0;i<num;i++)
{
printf("%s\t%d\t\t%d\t\t%d\n",job[i].name,job[i].arrT,job[i].runT,job[i].best);
}
}
while(1)
{
printf("\n");
printf("┏-----------------------------┓\n");
printf("┣0.退出算法调度---------------┫\n");
printf("┣1.FCFS算法调度---------------┫\n");
printf("┣2.SJF算法调度----------------┫\n");
printf("┣3.HRRF算法调度---------------┫\n");
printf("┣4.RR算法调度---------------┫\n");
printf("┗-----------------------------┛\n");
printf("请输入菜单项：");
scanf("%d",&x);
if(x==1)
{
FCFS(job,num);
}
else if(x==2)
{
SJF(job,num);
}
else if(x==3)
{
HRRN(job,num);
}
else if(x==0)
{
exit(0);
}
return 0;
}
}
测试结果：
四、实验总结
- 在操作系统中，系统调度是很重要的，学好进程调度对我们以后的学习有很大的帮助。
- 在各种调度算法之中，FCFS是最简单的调度算法，但它只考虑作业等候时间忽略作业计算时间，有利于长作业而不利于短作业。
- FJS短作业优先算法对FCFS算法进行了改进，改善平均周转时间以及平均带权周转时间，但是它对长作业非常不利，有可能长时间得不到执行。
HRRF算法是介于FJF和FCFS算法之间的折中算法，既考虑左作业的运行时间，既照顾短作业又不使长作业的等待时间过长，它的缺点是每次计算作业的响应比有一定的时间开销，时间上比SJF差些。