實驗二作業調度模擬程序
專業：商業軟件工程 班級：商軟2班 姓名：甘佳萍 學號：201406114207
一、目的
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。
二、要求
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？ |
|
| 2 |
一個作業具備什么信息？ |
|
| 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？ |
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三、 實驗方法、步驟及結果測試
1. 源程序名：壓縮包文件（rar或zip）中源程序名yy.c
可執行程序名：yy.exe
2. 原理分析及流程圖
主要總體設計問題。
(包括存儲結構，主要算法，關鍵函數的實現等)
存儲結構：
struct jcb{
char name[10];//作業名
float arrtime;//提交時間
float waitTime;//等待時間
float startTime;//開始時間
float runTime;//運行時間
float finishTime;//完成時間
float TAtime; //周轉時間
float TAWtimei;//帶權周轉時間
float AvgTAtime,AvgTAWtimei;//平均周轉時間；平均帶權周轉時間
float bi;//響應比
}; jcb JCB[100];
主要算法：
void FCFS() void SJF() void HRRN()
關鍵函數：
int ReadFile()
void menu()
void displayone()
void displaytow()
void FCFS()
void SJF()
void HRRN()
int main()
3. 主要程序段及其解釋：
實現主要功能的程序段，重要的是程序的注釋解釋。
源程序：
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> struct jcb{ char name[10];//作業名 float arrtime;//提交時間 float waitTime;//等待時間 float startTime;//開始時間 float runTime;//運行時間 float finishTime;//完成時間 float TAtime; //周轉時間 float TAWtimei;//帶權周轉時間 float AvgTAtime,AvgTAWtimei;//平均周轉時間；平均帶權周轉時間 float bi;//響應比 }; jcb JCB[100]; int ReadFile() { int m=0; int i=0; FILE *fp; //定義文件指針 fp=fopen("3.txt","r"); //打開文件 if(fp==NULL) { printf("File open error !\n"); exit(0); } else { printf("作業名 提交時間 運行時間\n"); while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%f%f",&JCB[i].name,&JCB[i].arrtime,&JCB[i].runTime); //fscanf()函數將數據讀入 printf("\n%s%15f%12f",JCB[i].name,JCB[i].arrtime,JCB[i].runTime); //輸出到屏幕 i++; } fclose(fp); //關閉文件 } m=i-1; return m; } //菜單 void menu() { printf("\n\n |*************** 作業調度 *************|\n"); printf(" |======================================|\n"); printf(" | 0.退出 |\n"); printf(" | 1.先來先服務 (FCFS) 調度算法 |\n"); printf(" | 2.短作業優先 (SJF) 調度算法 |\n"); printf(" | 3.響應比高者優先 (HRRN) 調度算法 |\n"); printf(" |======================================|\n"); } void displayone(float p,char *h,int i,int j) { strcpy(h,JCB[i].name); strcpy(JCB[i].name,JCB[j].name); strcpy(JCB[j].name,h); p=JCB[i].arrtime; JCB[i].arrtime=JCB[j].arrtime; JCB[j].arrtime=p; p=JCB[i].runTime; JCB[i].runTime=JCB[j].runTime; JCB[j].runTime=p; p=JCB[i].startTime; JCB[i].startTime=JCB[j].startTime; JCB[j].startTime=p; p=JCB[i].finishTime; JCB[i].finishTime=JCB[j].finishTime; JCB[j].finishTime=p; }
void displaytow(int i,int y) { printf("\n"); printf("作業%s先開始運行\n\n",JCB[0].name); float AvgCycleTime,AvgValueCycleTime,k=0,m=0;//AvgCycleTime為平均周轉時間,AvgValueCycleTime為平均帶權周轉時間 for(i=0;i<y;i++) { JCB[0].startTime=JCB[0].arrtime; JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//結束時間 JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime; JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].arrtime;//等待時間 JCB[i].TAtime=JCB[i].finishTime-JCB[i].arrtime;//周轉時間 JCB[i].TAWtimei=JCB[i].TAtime/JCB[i].runTime;//帶權周轉時間 k+=JCB[i].TAtime; m+=JCB[i].TAWtimei; } AvgCycleTime=k/y;//平均旋轉時間 AvgValueCycleTime=m/y;//平均帶權旋轉時間 printf("作業名 提交時間 開始時間 運行時間 結束時間 等待時間 周轉時間 帶權周轉時間\n"); for(i=0;i<y;i++) printf("%s\t%.2f\t%.2f\t%4.2f\t%6.2f\t%7.2f\t%7.2f\t%8.2f\n\n",JCB[i].name,JCB[i].arrtime,JCB[i].startTime,JCB[i].runTime,JCB[i].finishTime,JCB[i].waitTime,JCB[i].TAtime,JCB[i].TAWtimei); printf("平均周轉時間為："); printf("%.2f\n\n",AvgCycleTime); printf("平均帶權周轉時間為："); printf("%.2f\n\n",AvgValueCycleTime); }
void FCFS(int y)//先來先服務算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].arrtime>JCB[j].arrtime) { displayone(p,h,i,j); } } } displaytow(i,y); } void SJF(int y)//短作業優先算法 { float p; int i,j; char h[100]; for(i=0;i<y;i++)//先提交的作業先運行，后面來的作業再比較運行時間長短 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].arrtime>JCB[j].arrtime)//先把作業按提交時間來排序 { displayone(p,h,i,j); } } } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].runTime>JCB[j].runTime)//比較后面來的作業的運行時間 { displayone(p,h,i,j); } } } displaytow(i,y); } void HRRN(int y)//響應比高者優先算法 { int i,j; float p; char h[100]; for(i=0;i<y;i++)//先提交的作業先運行，后面來的作業再比較響應比的大小 { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].arrtime>JCB[j].arrtime)//先把作業按提交時間來排序 { displayone(p,h,i,j); } } } for(i=0;i<y;i++) { JCB[0].startTime=JCB[0].arrtime; JCB[i].finishTime=JCB[i].startTime+JCB[i].runTime;//結束時間 JCB[i+1].startTime=JCB[i].finishTime; JCB[i].waitTime=JCB[i].startTime-JCB[i].arrtime;//等待時間 JCB[i].TAtime=JCB[i].finishTime-JCB[i].arrtime;//周轉時間 JCB[i].bi=JCB[i].TAtime/JCB[i].runTime;//響應比 } for(i=1;i<y;i++) { for(j=i+1;j<y;j++) { if(JCB[i].bi<JCB[j].bi)//比較后面來的作業的響應比 { displayone(p,h,i,j); p=JCB[i].bi; JCB[i].bi=JCB[j].bi; JCB[j].bi=p; } } } displaytow(i,y); for(i=1;i<y;i++) { printf("%s的響應比為：%.2f\n",JCB[i].name,JCB[i].bi); } } int main() { while(1) { int i,x,n; menu(); loop1:printf("請選擇模塊(0~3): "); scanf("%d",&i); if(i==0) { exit(0); } else if(i<=0||i>3) { printf("輸入有誤，請重新輸入\n"); goto loop1;//無條件轉移語句 } loop2:printf("原始數據是:\n"); n=ReadFile(); for(x=0;x<n;x++) { printf("\n%s%15f%12f",JCB[i].name,JCB[i].arrtime,JCB[i].runTime); } switch(i) { case 0:exit(0);break; case 1:FCFS(n);break; case 2:SJF(n);break; case 3:HRRN(n);break; } } }
4. 運行結果及分析
一般必須配運行結果截圖，結果是否符合預期及其分析。
（截圖需根據實際，截取有代表性的測試例子）
運行結果：(注：數據不是用戶錄入的，而是從文件讀取的)
四、 實驗總結
這個程序有個明顯的bug，就是從文件讀取數據顯示到屏幕上時，會自動生成一串不影響程序的數據，即例如：
而自動生成一串不影響程序的數據，即：
由於時間的問題，暫時這樣，但后續有時間，我會繼續改進的！
總之，編寫作業調度模擬程序的過程有（如解決實際問題）。從解決實際問題的角度，我們可以這樣來看：首先要了解這個問題的基本要求，即輸入、輸出、完成從輸入到輸出的要求是什么；其次，從問題的要害入手，從前到后的解決問題的每個方面，即從輸入開始入手，着重考慮如何從輸入導出輸出。在這個過程中，可確定所需的變量、數組、函數，然后確定處理的過程－－算法。可得出最后的結論，進而完成程序的編寫。經過這次實驗，我對作業調度有了深一步的了解，同時也初步了解了作業調度模擬程序的工作原理。總的來說這個實驗不是很難，還有這個實驗很有趣。