【操作系統】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？
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
4	操作系統中，常用的作業調度算法有哪些？
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

     單道FCFS算法：

        

 

 源代碼

#include<stdio.h>
#include<string.h>

struct job
{
    char status;
    char name[10];
    float arrtime;
    float reqtime;
    float startime;
    float finitime;
    float zhouzhuan;
};
void FCFS(job jobs[],int temp[100],int jobnum);//先到先服務算法
void SJF(job jobs[10],int jobnum);//短作業優先算法
void HRRF(job jobs[10],int jobnum);//最高響應比優先算法
int main(void)
{
    job jobs[10];
    int jobnum,i;
    int temp[100];
    int x,y;
    int k=0;
    int choice=1;
    printf("********************\n");
    printf("1.FCFS算法調度\n");
    printf("2.SJF算法調度\n");
    printf("3.HRRF算法調度\n");
    printf("4.調用系統清屏\n");
    printf("0.退出算法調度\n");
    printf("版權所有:紀焓\n");
    printf("********************\n");
    printf("請輸入作業調度個數:");
    scanf("%d",&jobnum);
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        printf("第%d個作業:\n",i+1);
        printf("作業%d名稱:",i+1);
        scanf("%s",&jobs[i].name);
        printf("到達系統時間:");
        scanf("%f",&jobs[i].arrtime);
        printf("CPU所需時間:");
        scanf("%f",&jobs[i].reqtime);
        temp[i]=i;
    }
    //按到達系統時間排序
    for(x=0;x<jobnum;x++)
    {
        for(y=x+1;y<jobnum;y++)
        {
            if(jobs[temp[x]].arrtime>jobs[y].arrtime)
            {
                k=temp[x];
                temp[x]=temp[y];
                temp[y]=k;
            }
        }
    }
    printf("\n");
    printf("按到達系統時間排序:\n");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        printf("\tname\tarrtime\treqtime\n");
        printf("N %d",i+1);
        printf("\t%s",jobs[temp[i]].name);
        printf("\t%.2f",jobs[temp[i]].arrtime);
        printf("\t%.2f",jobs[temp[i]].reqtime);
        printf("\n");
    }
    //調用先到先服務算法
    //FCFS(jobs,temp,jobnum);
    //調用短作業優先算法
    //SJF(jobs,jobnum);
    while(choice!=0)
    {
        printf("請選擇菜單項:");
        scanf("%d",&choice);
        if(choice==1)
        {
            FCFS(jobs,temp,jobnum);
        }
        else if(choice==2)
        {
            SJF(jobs,jobnum);
        }
        else if(choice==3)
        {
            HRRF(jobs,jobnum);
        }
    }
    return 0;
}

/*先到先服務算法*/
void FCFS(job jobs[10],int temp[100],int jobnum)
{
    
    int i=0;
    jobs[temp[0]].startime=jobs[temp[0]].arrtime;
    jobs[temp[0]].finitime=jobs[temp[0]].arrtime+jobs[temp[0]].reqtime;
    jobs[temp[0]].zhouzhuan=jobs[temp[0]].finitime-jobs[temp[0]].arrtime;
    for(i=1;i<jobnum;i++)
    {
        jobs[temp[i]].startime=jobs[temp[i-1]].finitime;
        jobs[temp[i]].finitime=jobs[temp[i]].startime+jobs[temp[i]].reqtime;
        jobs[temp[i]].zhouzhuan=jobs[temp[i]].finitime-jobs[temp[i]].arrtime;
    }

    printf("\n\n");
    printf("調用先到先服務算法:\n\n");
    printf("作業名   到達系統時間   CPU所需時間/h   開始時間   結束時間   周轉時間/h\n");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {    
        printf(" %s",jobs[temp[i]].name);
        printf("          %.2f",jobs[temp[i]].arrtime);
        printf("           %.2f",jobs[temp[i]].reqtime);
        printf("          %.2f",jobs[temp[i]].startime);
        printf("       %.2f",jobs[temp[i]].finitime);
        printf("       %.2f",jobs[temp[i]].zhouzhuan);        
        printf("\n");
    }
}
/*短作業優先算法*/
void SJF(job jobs[10],int jobnum)
{
    int i,j;
    int k=0;
    int tempS[100];
    
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        tempS[i]=i;
    }
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {
        for(j=i+1;j<jobnum;j++)
        {
            if(jobs[tempS[i]].reqtime>jobs[j].reqtime)
            {
                k=tempS[i];
                tempS[i]=tempS[j];
                tempS[j]=k;
            }
        }
    }

    jobs[tempS[0]].startime=jobs[tempS[0]].arrtime;
    jobs[tempS[0]].finitime=jobs[tempS[0]].arrtime+jobs[tempS[0]].reqtime;
    jobs[tempS[0]].zhouzhuan=jobs[tempS[0]].finitime-jobs[tempS[0]].arrtime;
    for(i=1;i<jobnum;i++)
    {
        jobs[tempS[i]].startime=jobs[tempS[i-1]].finitime;
        jobs[tempS[i]].finitime=jobs[tempS[i]].startime+jobs[tempS[i]].reqtime;
        jobs[tempS[i]].zhouzhuan=jobs[tempS[i]].finitime-jobs[tempS[i]].arrtime;
    }

    printf("\n\n");
    printf("調用最短作業優先算法:\n\n");
    printf("作業名   到達系統時間   CPU所需時間/h   開始時間   結束時間   周轉時間/h\n");
    for(i=0;i<jobnum;i++)
    {    
        printf(" %s",jobs[tempS[i]].name);
        printf("          %.2f",jobs[tempS[i]].arrtime);
        printf("           %.2f",jobs[tempS[i]].reqtime);
        printf("          %.2f",jobs[tempS[i]].startime);
        printf("       %.2f",jobs[tempS[i]].finitime);
        printf("       %.2f",jobs[tempS[i]].zhouzhuan);        
        printf("\n");
    }
}
/*最高響應比優先算法*/
void HRRF(job jobs[10],int jobnum)
{
    
}

運行截圖

輸入1使用先到先服務算法

輸入2使用短作業優先算法

輸入0退出調度算法程序