實驗二作業調度模擬程序
一、目的和要求
1. 實驗目的
（1）加深對作業調度算法的理解；
（2）進行程序設計的訓練。
2．實驗要求
用高級語言編寫一個或多個作業調度的模擬程序。
單道批處理系統的作業調度程序。作業一投入運行，它就占有計算機的一切資源直到作業完成為止，因此調度作業時不必考慮它所需要的資源是否得到滿足，它所運行的時間等因素。
作業調度算法：
1) 采用先來先服務（FCFS）調度算法，即按作業到達的先后次序進行調度。總是首先調度在系統中等待時間最長的作業。
2) 短作業優先 (SJF) 調度算法，優先調度要求運行時間最短的作業。
3) 響應比高者優先(HRRN)調度算法，為每個作業設置一個優先權(響應比)，調度之前先計算各作業的優先權，優先數高者優先調度。RP (響應比)＝ 作業周轉時間 / 作業運行時間=1+作業等待時間/作業運行時間
每個作業由一個作業控制塊JCB表示，JCB可以包含以下信息：作業名、提交（到達）時間、所需的運行時間、所需的資源、作業狀態、鏈指針等等。
作業的狀態可以是等待W（Wait）、運行R（Run）和完成F（Finish）三種之一。每個作業的最初狀態都是等待W。
一、 模擬數據的生成
1．允許用戶指定作業的個數（2-24），默認值為5。
2. 允許用戶選擇輸入每個作業的到達時間和所需運行時間。
3.（**）從文件中讀入以上數據。
4.（**）也允許用戶選擇通過偽隨機數指定每個作業的到達時間（0-30）和所需運行時間（1-8）。
二、 模擬程序的功能
1．按照模擬數據的到達時間和所需運行時間，執行FCFS, SJF和HRRN調度算法，程序計算各作業的開始執行時間，各作業的完成時間，周轉時間和帶權周轉時間（周轉系數）。
2. 動態演示每調度一次，更新現在系統時刻，處於運行狀態和等待各作業的相應信息（作業名、到達時間、所需的運行時間等）對於HRRN算法，能在每次調度時顯示各作業的響應比R情況。
3.（**）允許用戶在模擬過程中提交新作業。
4.（**）編寫並調度一個多道程序系統的作業調度模擬程序。 只要求作業調度算法：采用基於先來先服務的調度算法。 對於多道程序系統，要假定系統中具有的各種資源及數量、調度作業時必須考慮到每個作業的資源要求。
三、 模擬數據結果分析
1．對同一個模擬數據各算法的平均周轉時間，周轉系數比較。
2.（**）用曲線圖或柱形圖表示出以上數據，分析算法的優點和缺點。
四、 實驗准備
| 序號 |
准備內容 |
完成情況 |
| 1 |
什么是作業？ |
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| 2 |
一個作業具備什么信息？ |
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| 3 |
為了方便模擬調度過程，作業使用什么方式的數據結構存放和表示？JCB |
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| 4 |
操作系統中，常用的作業調度算法有哪些？ |
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| 5 |
如何編程實現作業調度算法？ |
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| 6 |
模擬程序的輸入如何設計更方便、結果輸出如何呈現更好？ |
|
五、 其他要求
1．完成報告書，內容完整，規格規范。
2．實驗須檢查，回答實驗相關問題。
注：帶**號的條目表示選做內容。
二、實驗內容
根據指定的實驗課題，完成設計、編碼和調試工作，完成實驗報告。
三、實驗環境
可以采用TC，也可以選用Windows下的利用各種控件較為方便的VB，VC等可視化環境。也可以自主選擇其他實驗環境。
四、實驗原理及核心算法參考程序段
單道FCFS算法：
源代碼：
#include<stdio.h> void SJF(int(*compare)(int a,int b)); typedef struct job{ char name[10]; char status; //狀態 int arrtime; //到達時間 int reqtime; //作業所需時間 int startime; //開始時間 int fintime; //結束時間 float TAtime,TAWtime; //周轉時間，帶權周轉時間 float prio; //響應比 }JOB; int n,N; JOB job[100]; int systime=0; //菜單 void menu() { printf("\n\n |*************** 作業調度 *************|\n"); printf(" |======================================|\n"); printf(" | 1.讀取作業 |\n"); printf(" | 2.偽隨機數產生器 |\n"); printf(" | 3.作業調度 |\n"); printf(" | 0.退出 |\n"); printf(" |======================================|\n"); } //讀取TXT文檔 int ReadFile() { int m=0; int i=1; FILE *fp; //定義文件指針 fp=fopen("作業.txt","r"); //打開文件 if(fp==NULL) { printf("File open error !\n"); exit(0); } printf("\n 作業名稱 到達時間 運行所需要時間\n"); while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函數將數據讀入 printf(" %s\t\t%d\t\t%d\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); i++; }; n=i; if(fclose(fp)) //關閉文件 { printf("Can not close the file !\n"); exit(0); } m=i-1; return m; } //計算完成時間，周轉時間，帶權周轉時間 void math_TA_TAW() { float sumTA=0,sumTAW=0; int a=1; while(a<n) { if(a==1) { job[a].startime=job[a].arrtime; } else { if(job[a-1].fintime>=job[a].arrtime) job[a].startime=job[a-1].fintime; else job[a].startime=job[a].arrtime; } job[a].fintime=job[a].startime+job[a].reqtime; job[a].TAtime=job[a].fintime-job[a].arrtime; job[a].TAWtime=job[a].TAtime/job[a].reqtime; sumTA+=job[a].TAtime; sumTAW+=job[a].TAWtime; a++; } } //輸出 void Print() { int i; n=n+N; printf("\n 作業順序 作業名稱 到達時間 運行時間 完成時間 周轉時間 帶權周轉時間\n"); for(i=1;i<n;i++) printf(" N %d\t\t%s\t %d\t %d\t\t%d\t %.2f\t %.2f\n",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].fintime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); printf("\n\t\t\t\t\t\t現在系統時間: %d\n",systime); } //偽隨機數產生器 int Pseudo_random_number() { int i,r,a; srand((unsigned)time(0)); //參數seed是rand()的種子，用來初始化rand()的起始值。 //輸入作業數 printf(" 請輸入隨機數: "); scanf("%d",&a); r=rand()%a+5; printf("\n 偽隨機列表:\n\n"); for(i=1; i<=r; i++) { //作業到達時間 job[i].arrtime=rand()%29+1; //作業運行時間 job[i].reqtime=rand()%8+1; } math_TA_TAW(); Print(); return n; } //交換artime void SwapTime(int *x,int *y) { int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; } //交換名字 void SwapName(char x[],char y[]) { char temp[8]; strcpy(temp,x); strcpy(x,y); strcpy(y,temp); } //升序排序 int Descend(int a,int b) { return a<b; } //先到先服務算法 void FCFS(int(*compare)(int a,int b)) { int i,j,k,s; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) { if((*compare)(job[j].arrtime,job[k].arrtime)) k=j; } if(k!=i) { SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime); SwapName(job[k].name,job[i].name); SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime); } } math_TA_TAW(); printf("\n\n FCFS作業調度表:\n"); Print(job); printf("\n\t0.返回主菜單 1.FCFS算法 2.SJF算法\n"); printf("\t選擇: "); scanf("%d",&s); printf("\n"); if(s==0) main(); else if(s==1) FCFS(Descend); else if(s==2) SJF(Descend); } //短作業優先算法 void SJF(int(*compare)(int a,int b)) { int i,j,k,s,a=1; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) { if((*compare)(job[j].reqtime,job[k].reqtime)) k=j; } if(k!=i) { SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime); SwapName(job[k].name,job[i].name); SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime); } } math_TA_TAW(); printf("\n\n SJF算法作業調度表:\n"); Print(job); printf("\n\t0.返回主菜單 1.FCFS算法 2.SJF算法\n"); printf("\t選擇: "); scanf("%d",&s); printf("\n"); if(s==0) main(); else if(s==1) FCFS(Descend); else if(s==2) SJF(Descend); } main() { while(1) { int m,r; menu(); printf(" 請選擇模塊(0~3): "); scanf("%d",&m); printf("\n"); switch(m) { case 1:ReadFile();break; case 2:Pseudo_random_number();break; case 3:printf("\t1.FCFS算法 2.SJF算法\n\n"); printf("\t選擇: "); scanf("%d",&r); switch(r) { case 1:FCFS(Descend);break; case 2:SJF(Descend);break; } case 0:exit(0);break; } } }
運行結果：
（1）從txt文件中讀取數據
（2）偽隨機數產生
（3）FCFS算法（作業調度）
（4）SJF算法（作業調度）
