調度算法之時間片輪轉算法

一.輪轉法的基本原理：

根據先來先服務的原則，將需要執行的所有進程按照到達時間的大小排成一個升序的序列，每次都給一個進程同樣大小的時間片，在這個時間片內如果進程執行結束了，那么把進程從進程隊列中刪去，如果進程沒有結束，那么把該進程停止然后改為等待狀態，放到進程隊列的尾部，直到所有的進程都已執行完畢

二.進程的切換

時間片夠用：意思就是在該時間片內，進程可以運行至結束，進程運行結束之后，將進程從進程隊列中刪除，然后啟動新的時間片

時間片不夠用：意思是在該時間片內，進程只能完成它的一部分任務，在時間片用完之后，將進程的狀態改為等待狀態，將進程放到進程隊列的尾部，等待cpu的調用

三.關於時間片大小的選擇

時間片過小，則進程頻繁切換，會造成cpu資源的浪費

時間片過大，則輪轉調度算法就退化成了先來先服務算法

 

c實現：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#define TAKEIN "takein"//對應的進程狀態
#define WAIT "wait"
#define RUN "run"
#define FINISH "finish"
#define PNUMBER 5//進程個數
#define TRUE 1
#define FALSE 0

typedef struct pcb
{
    char processName[20];//進程名稱
    int arriveTime;//進程到達時間
    int startTime;//進程開始時間
    int endTime;//進程結束時間
    int runTime;//進程運行時間大小
    int turnOverTime;//周轉時間
    int userweightTurnOverTime;//帶權周轉時間
    char provessStatus[10];//進程狀態
    int runTimeed; //進程已經運行的時間
} pcb;

pcb pcbs[PNUMBER];//進程數組

int currentTime=0;//時間

int processIndex=0;//進程的編號

int cpuTime=2;//時間片

int size=PNUMBER;//進程數組中的有效值

void createPcbs()//進程初始化函數
{
    freopen("input.txt","r",stdin);//以只讀操作讀文件
    printf("進程名\t到達時間\t運行時間\n");
    int index;
    for(index=0; index<PNUMBER; index++)//遍歷所有進程，給進程賦初值
    {
        scanf("%s",pcbs[index].processName);
        scanf("%d",&pcbs[index].arriveTime);
        scanf("%d",&pcbs[index].runTime);
        pcbs[index].endTime=0;
        pcbs[index].startTime=0;
        pcbs[index].turnOverTime=0;
        pcbs[index].userweightTurnOverTime=0;
        strcpy( pcbs[index].provessStatus,TAKEIN);
        printf("%s  \t%d             \t%d\n", pcbs[index].processName, pcbs[index].arriveTime, pcbs[index].runTime);
    }
    printf("\n***********************************************\n");
}

void movePcbs(int pindex)
{
    int index=0;
    pcb temp=pcbs[pindex];//需要移動的進程
    for(index=pindex;index<size-1;index++)
    {
        pcbs[index]=pcbs[index+1];//后面的進程全部前移一位
    }
    pcbs[size-1]=temp;//目標進程移到數組尾部
}//享受過cpu服務的進程移到進程數組的尾部，采用隊列實現

void printfPcbsInfo()//打印所有進程的所有信息
{
    int index=0;
    printf("當前時間為:%d時各進程的信息.....\n\n",currentTime);
    printf("進程名\t到達時間\t運行時間\t開始時間\t結束時間\t周轉時間\t帶權周轉時間\t狀態\n");
    for(index=0; index<PNUMBER; index++)
    {
        printf("%s\t%8d\t%8d\t%8d\t%8d\t%8d\t%8d\t%4s\n",pcbs[index].processName,pcbs[index].arriveTime,pcbs[index].runTime,pcbs[index].startTime,pcbs[index].endTime,pcbs[index].turnOverTime,pcbs[index].userweightTurnOverTime,pcbs[index].provessStatus);
    }
}

void sortPcbs()//按到達時間的升序排序
{
    int minIndex=0,minValue=0,i,j;
    for(i=0; i<PNUMBER; i++)
    {
        minIndex=i;
        minValue=pcbs[i].arriveTime;
        for(j=i; j<PNUMBER; j++)
        {
            if(pcbs[j].arriveTime<minValue)
            {
                minValue=pcbs[j].arriveTime;//保存最小的
                minIndex=j;
            }
        }
        pcb temp=pcbs[minIndex];//交換
        pcbs[minIndex]=pcbs[i];
        pcbs[i]=temp;
    }
}

int selNextProcess()//選擇下一個進程，要求，最近的等待進程
{
    int result=-1;
    int index=0;
    for(index=0;index<size;index++)
    {
        if(strcmp(pcbs[index].provessStatus,WAIT)==0)
        {
            return index;
        }
    }
    return result;
}

void removeFromPcbs(int pindex)//刪除完成任務的進程
{
    movePcbs(pindex);
    size--;//數組邏輯長度縮小，達到移除效果
}

int isHasProcessArrive()//檢查在某一個時間點有沒有進程到達
{
    int result=-1;
    int index=0;
    for(index=0; index<PNUMBER; index++)
    {
        if(pcbs[index].arriveTime==currentTime)//某個進程的到達時間等於當前時間
        {
            result=index;
            strcpy(pcbs[index].provessStatus,WAIT);//改變進程狀態
        }
    }
    return result;
}

int proIsEnd(int pindex)//判斷一個進程是否完成
{
    if(pcbs[pindex].runTime==pcbs[pindex].runTimeed)
    {
        currentTime++;//當前時間走到
        isHasProcessArrive();//判斷是否有新到達進程
        strcpy(pcbs[pindex].provessStatus,FINISH);//進程相關信息的改變
        pcbs[pindex].turnOverTime=pcbs[pindex].endTime-pcbs[pindex].arriveTime;
        pcbs[pindex].userweightTurnOverTime=pcbs[pindex].turnOverTime*1.0/pcbs[pindex].runTime;
        removeFromPcbs(pindex);//移走完成的進程
        processIndex++;//准備下一個進程
        printfPcbsInfo();//打印此時所有進程的信息
        return TRUE;
    }
    return FALSE;
}

void runProcess(int pindex)
{
    int index=0;
    int end=FALSE;
    pcbs[pindex].startTime=currentTime;//進程開始運行時間為當前時間
    strcpy(pcbs[pindex].provessStatus,RUN);//進程狀態改為運行態
    pcbs[pindex].runTimeed++;//進程已經運行時間加一
    printfPcbsInfo();

    if(proIsEnd(pindex)==TRUE)//檢查在當前時間片下進程是否已經結束
    {
        currentTime--;
        return ;
    }

    if(cpuTime-1>=1)//時間片沒有用完
    {
        for(index=0;index<cpuTime-1;index++)
        {
            currentTime++;
            isHasProcessArrive();
            pcbs[index].runTimeed++;
            printfPcbsInfo();
            if(proIsEnd(pindex)==TRUE)
            {
                pindex=size;
                end=TRUE;
            }
        }
    }
    if(end==FALSE)//如果在當前時間片下面進程沒有結束
    {
        currentTime++;
        strcpy(pcbs[pindex].provessStatus,WAIT);
        movePcbs(pindex);
        printfPcbsInfo();
    }
    currentTime--;
}

void startProcess()
{
    int firstArriveTime=pcbs[0].arriveTime;
    int nextIndex=0;
    while(1)
    {
        currentTime++;
        isHasProcessArrive();//檢查當前時間有沒有進程到達
        if(currentTime<firstArriveTime)
        {
            printfPcbsInfo();
        }else if(currentTime==firstArriveTime)
        {
            runProcess(0);//執行進程
        }else
        {
            nextIndex=selNextProcess();
            if(nextIndex!=-1)
            {
                runProcess(nextIndex);
            }else
            {
                printfPcbsInfo();
            }
        }
        if(processIndex==PNUMBER)
            break;
    }
}

int main()
{
    createPcbs();
    sortPcbs();
    startProcess();
    return 0;
}

輸入文件：

 

運行截圖：

 

 

結果分析：

運行結果符合預期，在時間片內能完成任務的進程在完成任務后會被移出進程隊列，在時間片內不能完成任務的進程在用完時間片的時間后會被移到進程隊列的尾部

 

不足錯誤之處歡迎拍磚指教！