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？ | 作業是用戶提交給操作系統計算的一個獨立任務。 |
| 2 | 一個作業具備什么信息？ | 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。 |
| 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 | 單個作業使用結構體，多個作業使用隊列。 |
| 4 | 操作系統中，常用的作業調度算法有哪些？ | 先來先服務（FCFS）算法，最短作業優先 (SJF)算法，最短剩余時間優先算法，最高響應比優先(HRRN)算法。 |
| 5 | 如何編程實現作業調度算法？ | |
| 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
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 using namespace std; 4 5 struct time //時間的數據結構 6 { 7 int hour; 8 int minute; 9 }; 10 11 struct Job //作業 12 { 13 string jobname; //作業名 14 time intime; //進入時間 15 int runtime; //作業估計運行時間 16 time starttime; //作業開始時間 17 time endtime; //作業結束時間 18 int cycletime; //作業周轉時間 19 float cltime; //作業帶權周轉時間 20 bool haverun; //是否已運行 21 }; 22 23 float T=0;//作業平均周轉時間 24 float W=0;//作業帶權平均周轉時間 25 26 void showInput(Job job[],int &n) //輸入提示 27 { 28 cout<<"請按作業進入時間先后順序輸入"<<endl; 29 for(int i=0;i<n;i++) 30 { 31 printf("作業%d",i+1); 32 printf("的作業名:"); 33 scanf("%s",&job[i].jobname); 34 printf("作業進入時間:"); 35 scanf("%d:%d",&job[i].intime.hour,&job[i].intime.minute); 36 printf("作業估計運行時間:"); 37 scanf("%d",&job[i].runtime); 38 job[i].starttime.hour=0; 39 job[i].starttime.minute=0; 40 job[i].endtime.hour=0; 41 job[i].endtime.minute=0; 42 job[i].cycletime=0; 43 job[i].cltime=0; 44 job[i].haverun=false; //標記為未運行 45 printf("\n"); 46 } 47 } 48 49 void Init(Job job[],int &n)//初始化 50 { 51 for(int i=0;i<n;i++) 52 { 53 job[i].starttime.hour=0; 54 job[i].starttime.minute=0; 55 job[i].endtime.hour=0; 56 job[i].endtime.minute=0; 57 job[i].cycletime=0; 58 job[i].cltime=0; 59 job[i].haverun=false; //標記為未運行 60 } 61 T=0; 62 W=0; 63 } 64 65 void showTime(time time) //顯示時間 66 { 67 cout<<time.hour<<":"<<time.minute; 68 } 69 int timeDiff(time t1,time t2) //計算時間差,時間t1比t2大 70 { 71 return t1.hour*60+t1.minute-(t2.hour*60+t2.minute); 72 } 73 time timeAdd(time time,int addtime) //時間相加 74 { 75 time.hour+=addtime/60; 76 time.minute+=addtime%60; 77 if(time.minute>=60) 78 { 79 time.hour++; 80 time.minute-=60; 81 } 82 return time; 83 } 84 bool comtime(time t1,time t2)//比較兩個時間的大小，第一個大就返回TRUE 85 { 86 if(t1.hour>t2.hour) 87 return true; 88 else if(t1.hour==t2.hour&&t1.minute>=t2.minute) 89 return true; 90 else 91 return false; 92 } 93
//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"); }
94 void showResult(Job job[],int &n) //顯示結果 95 { 96 cout<<"jobname\tintime\truntime\tsttime\tendtime\t周轉時間(分鍾)\t帶權周轉時間"<<endl; 97 // cout<<"*******************************************************************"<<endl; 98 for(int i=0;i<n;i++) 99 { 100 cout<<job[i].jobname<<"\t"; 101 showTime(job[i].intime); 102 cout<<"\t"<<job[i].runtime<<"\t"; 103 showTime(job[i].starttime); 104 cout<<"\t"; 105 showTime(job[i].endtime); 106 cout<<"\t "<<job[i].cycletime<<"\t\t "<<job[i].cltime<<endl; 107 } 108 cout<<"作業平均周轉時間：T="<<T/(n*1.0)<<endl; 109 cout<<"作業帶權平均周轉時間：W="<<W/(n*1.0)<<endl; 110 } 111 112 int minRuntime(Job job[],int &n,time &t) //找出作業中最短作業下標 113 { 114 int min=-1; 115 for(int i=0;i<n;i++) 116 { 117 if(job[i].haverun==false && comtime(t,job[i].intime)==true) 118 { 119 min=i; 120 break; 121 } 122 } 123 for(int j=min+1;j<n;j++) 124 if(job[j].haverun==false && job[j].runtime<job[min].runtime && comtime(t,job[j].intime)==true) 125 min=j; 126 return min; 127 } 128 129 130 131 int Firstintime(Job job[],int &n) //找出作業中最先到的 132 { 133 int min=-1; 134 for(int i=0;i<n;i++) 135 { 136 if(job[i].haverun==false) 137 { 138 min=i; 139 break; 140 } 141 } 142 for(int j=min+1;j<n;j++) 143 if(job[j].haverun==false && comtime(job[min].intime,job[j].intime)) 144 min=j; 145 return min; 146 } 147 void FCFS(Job job[],int &n)//先來先服務作業調度 148 { 149 struct time t; 150 job[0].starttime.hour=job[0].intime.hour; 151 job[0].starttime.minute=job[0].intime.minute; 152 job[0].endtime=timeAdd(job[0].starttime,job[0].runtime); 153 job[0].haverun=true; 154 job[0].cycletime=timeDiff(job[0].endtime,job[0].intime); 155 job[0].cltime=job[0].cycletime*1.0/job[0].runtime; 156 T+=job[0].cycletime; 157 W+=job[0].cltime; 158 t=job[0].endtime; 159 while(Firstintime(job,n)!=-1) 160 { 161 int i=Firstintime(job,n); 162 if(comtime(job[i].intime,t)) 163 job[i].starttime=job[i].intime; 164 else 165 job[i].starttime=t; 166 job[i].endtime=timeAdd(job[i].starttime,job[i].runtime); 167 job[i].haverun=true; 168 job[i].cycletime=timeDiff(job[i].endtime,job[i].intime); 169 job[i].cltime=job[i].cycletime*1.0/job[i].runtime; 170 T+=job[i].cycletime; 171 W+=job[i].cltime; 172 t=job[i].endtime; 173 } 174 } 175 void main() 176 { 177 printf("請輸入作業數："); 178 int n; //作業數 179 cin>>n; 180 Job *job=new Job[n]; 181 if(n<=0) 182 { 183 printf("輸入不合法!"); 184 exit(-1); 185 } 186 else 187 { 188 showInput(job,n); 189 cout<<endl; 190 FCFS(job,n); 191 printf("先到先服務：\n"); 192 showResult(job,n); 193 Init(job,n); 194 195 } 196 system("pause"); 197 }
