操作系统课程设计进程调度的模拟实现Word文档格式.docx
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总周转时间
allaver
总带权周转时间
PｃbＬｉst[］
进程就绪队列的实现
图1-3CpuModeｌ类
程序流程图
1．可强占优先调度算法实现过程流程图：
2先来先服务调度算法实现过程流图
3．数据结构设计
1．设计创建进程的结构类型定义和结构变量说明sｔrｕｃt PrｏcessPｃb,定义PCＢ相关变量:
PｒoｃeｓｓＰcb（）{nｅxt=ＮULL;
}
chaｒｐｒo_naｍe[20];
／／进程的名字
ﻩintｔime_sｕbmit;
//提交时间,从时间为1开始计时
inｔｔｉme_ｅｘe;
//进程所需的运行时间
ﻩinｔ pro_ｉd；
/／进程ID（系统生成）
ﻩint prｏ＿ｐriｏriｔｙ;
／/进程优先级
ﻩinｔtiｍe＿starｔ;
//开始执行的时间
ﻩint tiｍe＿end;
//结束的时间
ﻩ
int ｔimｅ_ｗaiｔ;
／/等待的时间
ﻩint pｒo_ｓtａtｅ；
//进程的状态 （就绪,执行，完成）
int time_lｅft;
/／还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间
ｉnｔtime_ｔuｒｎ；
ﻩ//周转时间
ﻩdｏｕble time_ａver；
//带权周转时间
2.创建PCB类ｃlassCｐuＭodel,定义程序中使用的各函数:
ＣｐuMｏｄeｌ{
ＣｐuＭｏdel（）{pcbnｕm=0；
ｖoiｄｃpｕrｕn（）;
//cpu模拟运行函数
ﻩbool ＧｅtPｃb（）;
/／进程输入函数
ﻩvoiｄShowＰcb（）;
//将输入的进程展示出来
voiｄＰriＭodeｌ（）；
//可强占的优先进程调度模式
void ＦｃfsMｏdel（）;
//先到先服务调度模式
ProcｅssPcbＰcbLiｓt[100］;
ﻩ/／按提交时间排的未就绪进程队列（）
｝
4．测试结果及分析
1.开始运行，显示：
２.输入进程数，各进程属性:
关于提交时间执行时间等,将检测输入是否数字，不是数字即退出程序。
３.显示已创建的各进程及其属性：
此处的优先级数,是用100减去执行时间。
对于优先级数相同,则默认ＦIFO。
4.测试可强占的优先进程调度:
一次调度完成,将计算此次运行中ＣPU的利用率。
5.先到先服务调度算法运行情况:
6.选择5,回车，退出程序。
五．设计心得
在学完操作系统课程之后,一直对进程调度这一块不是很理解,借着做课程设计的机会,我就选择了进程调度模拟编程这个题目,打算在做课程设计的过程中好好的再学习一下这块的知识。
我在做课程设计的过程中，遇到了许多的问题，通过请教同学，上网查资料等途径一一解决。
通过这次操作系统的课程设计，我研究了进程调度的相关知识，加深了对进程调度的理解。
课程设计和平时的实验课比较起来有很大的差距,实验课只是将这一章的一部分内容练习操作一遍，而课程设计需要的是他们综合起来的东西,这要更难一些。
总体来说我认为操作系统这门学科在计算机科学当中是非常重要的,这次操作系统的课程设计收获颇丰，复习了许多东西，也从新学会了许多东西,我想这也许就是课程设计的最终目的吧。
参考文献
［1]刘振安、刘燕君著.《C＋+程序设计课程设计》.北京:
机械工业出版社，2004
[2][美]AbｒａhaｍＳｉｌbｅrschatz,Ｐetｅr BaｅrGａｌvｉn,Ｇreg Gagｎe著.郑扣根译． 操作系统概念（第六版）. 北京：
高等教育出版社,20０4
［3]陈向群,向勇等.Winｄoｗｓ操作系统原理（第二版）．北京：
机械工业出版社,200４.
[４］费翔林，李敏,叶保留等.Lｉnux操作系统实验教程.北京:
高等教育出版社，2009
附录:
#incｌｕde <
iｏstｒeam.h>
#iｎcluｄe<
quｅｕe>
＃incluｄe ＜ｓtriｎｇ＞
＃incｌude<
wｉndoｗｓ.h＞
＃inｃlude＜maｌｌoc.ｈ＞
uｓing namｅｓｐacｅ ｓtd；
/／进程的状态
#defiｎｅUNREＡＤY0 /／未就绪
#defiｎe ＲEＡDY１ //就绪
#defiｎeＥXＥCUTE２ ／/执行
＃ｄｅfｉｎeENＤ3 //完成
//进程的PＣB结构类型定义和结构变量说明
sｔｒuｃｔProceｓsPcｂ
{
ProcessPcb（）
ﻩ{
ﻩnext=NＵLL;
ﻩﻩ}
cｈａｒ pro_ｎamｅ[20];
／/进程的名字
inttime_suｂｍit；
/／提交时间，从时间的1开始计时
intｔimｅ＿ｅｘe;
//进程所需的运行时间
int pｒo_id;
//进程ＩＤ（系统生成）
inｔ pro_ｐrｉｏｒitｙ；
//进程优先级
intｔime_start；
//开始执行的时间
intｔiｍe_ｅnd ；
/／结束的时间
inｔ time_waiｔ;
/／等待的时间
ｉnｔｐro_state;
/／进程的状态（就绪，执行,完成）
ﻩinｔｔｉｍe_leｆt;
//还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间
iｎｔtime_tｕrn ;
//周转时间
ﻩdｏubｌeｔimｅ_ａｖer ;
//带权周转时间
ProcessPｃb *next;
｝;
/／封装ＣPU调度与分配程序模块。
进程类
class CpuＭodel
ﻩpublic：
ﻩCpｕMoｄel（）
ﻩﻩﻩ{
pcｂｎuｍ＝0;
ﻩ}
ﻩﻩﻩvoidｃpuruｎ（）;
//cｐu模拟运行函数
ﻩﻩbｏolCreatePｃｂ（）;
//进程输入函数
ﻩｖｏidShｏwPcb（）;
//将输入的进程展示出来
ﻩﻩｖoidＰｒｉModel（）;
//可强占的优先进程调度模式
ﻩvoｉd FcfsModel（）;
//先到先服务调度模式
ﻩ
ﻩpｒｉvaｔe：
ﻩﻩ
ﻩProcessPcｂＰcbList[100]；
ﻩ /／按提交时间排的未就绪进程队列
ﻩﻩinｔｐｃbnｕm；
／/进程数量
ﻩﻩintfｒｅetｉmｅ;
／／ｃｐu空闲时间
ﻩﻩintａllturn;
//总周转时间
ﻩfloaｔ ａllaver ；
／/总带权周转时间
}；
＃include<
algorithｍ＞
//ｃpu模拟运行函数
voiｄＣpuModｅl:
:
cｐuｒun（）
ｉntchoose＝0 ；
wｈile
（1）
{
cout<
<
"
＊*＊ 主菜单 ***"
endｌ;
ﻩﻩcout＜＜＂-－－----－--－-------－----－-------－-－＂<
ｅｎｄｌ;
ﻩcout<
***1：
创建进程 ＊＊*"
enｄl;
ﻩcoｕt<
*** ２:
显示已创建的进程 ***"
＜eｎdl;
ﻩﻩﻩcout<
＂＊** 3:
可强占的优先进程调度***＂<
endl;
ﻩcouｔ<
*＊* 4:
先到先服务调度 *＊*"
ｅndl；
ﻩﻩｃoｕt＜<
*＊＊ ５:
退出系统 **＊＂<
endｌ；
ﻩﻩcoｕt<
＼n＊＊* 请选择 :
"
；
ﻩ
ﻩﻩcｉｎ>
>
chooｓe ;
ﻩﻩﻩcｏut＜＜eｎdl ;
swｉtｃh（ｃhoｏse）
｛
ﻩ
ﻩﻩﻩcase1:
ﻩ
ﻩﻩＣrｅatePｃb（）;
/／创建进程
ﻩﻩﻩbｒeaｋ；
ﻩﻩﻩ
ﻩﻩｃase２:
ﻩ
ﻩﻩﻩＳhowPcｂ（）;
//显示已创建的进程
ﻩﻩﻩｂreak;
ﻩﻩﻩﻩ
ﻩﻩﻩcase3：
ﻩ
ﻩﻩﻩ
ﻩﻩﻩPriMoｄeｌ（）;
//可强占的优先进程方式
brｅａｋ;
ﻩﻩｃase４:
ﻩﻩﻩFcfsMｏdeｌ（）;
／/先到先服务调度方式
brｅak;
ﻩﻩ
case５：
ﻩﻩ
ﻩﻩﻩｒｅｔurn；
/／结束程序
}
ﻩﻩcouｔ<
enｄｌ；
}
//按进程提交时间排序的比较函数
ｂｏolｃmp（ProcessＰｃｂ a，ProceｓsPｃbb）
ｉf（a.ｔime_ｓuｂｍit<
ｂ.tiｍe_submit）
retｕrntrue；
return fａlse；
／/判断是否数字
ｉntｉsnumber（chara[］）
iｎｔｌen＝strlen（a）;
ｉnti，nuｍ=0;
if（a［0]>
'
0'
＆＆a[0]＜='
9'
）
nｕm=a［0］-＇0'
；
ｅlse retｕｒn -1;
for（i＝１;
ｉ<
len;
ｉ++）
{
ｉf（ａ[i]>
='
０＇&
&
a［i]＜='
9＇）
num=nuｍ*10+a[i]－＇0＇;
elseretｕrn－1;
｝
reｔurｎ num;
//进程输入函数
booｌＣpuＭoｄel：
ＣrｅａtePcb（）
ｃharnum[10]；
cout<
\n**＊请输入你想建立的进程个数:
;
cｉn>
＞num;
//输入进程个数
ﻩ
ﻩpcｂnuｍ=iｓnuｍｂer（ｎum）;
iｆ（pｃbnｕm<
=0）
｛
ﻩ cout＜<
**＊输入有错＊**\ｎ"
ﻩretuｒｎ0;
｝
ﻩﻩinti;
for（i=0；
i<
pcbnum；
ｉ++）//输入进程信息
{
ﻩ
＜"
***请依次输入第"
i+1＜＜"
个进程的信息＊**"
＜<
endｌ；
ﻩﻩcout<
*＊*＊***名字:
;
ﻩciｎ>
PcｂList[ｉ].prｏ_name ;
ﻩﻩcoｕt<
***提交时间:
＂;
ﻩciｎ＞>
ｎum;
PcbList［i］.time＿ｓｕbｍiｔ=isnumｂeｒ（num）；
ﻩﻩﻩiｆ（PｃbＬｉst[i］.time＿sｕbmiｔ<
=０）
ﻩcｏut＜<
***输入有错*＊*＼ｎ"
ﻩﻩrｅturn 0;
ﻩ}
ﻩﻩｃouｔ＜<
*＊*执行时间：
cin>
nｕm;
PcbLｉst［i］.tｉme＿eｘe＝isnumber（nｕm）；
ﻩｉｆ（PcbList[ｉ]．time_exe<
＝０）
ﻩ｛
ﻩﻩﻩcout<
＊*＊输入有错***\ｎ"
ﻩﻩreｔｕrn0;
ﻩ}ﻩﻩ
ﻩﻩ
ﻩPcbList[i]．tiｍe_ｌeft=PcbList[i].tｉme＿exe;
//设置剩余执行时间
PcbＬｉst[i].pro_ｓtatｅ=UＮREＡDＹ；
/／设置状态为未就绪
ＰcbList[i］.pro_pｒioritｙ=10０-ＰcbList[i].timｅ＿exｅ;
/／设置优先级，优先级=１00-执行时间
ﻩﻩｃｏut＜<
enｄl;
}
ﻩ sort（PcｂList,PcbList+pcｂnum,cmp）;
/／按提交时间排序
for（i=０;
ｐcbｎum;
i++）
ﻩPｃbＬiｓt［i］．prｏ_iｄ=i+１;
//设置Iｄ,根据提交时间
reｔuｒｎ１;
//展示所需执行进程信息
voiｄCpuModeｌ:
ＳhoｗPｃb（）
intｉ;
couｔ<
\n***所需执行的进程信息如下***\n"
fｏr（i=0;
i＜pcbnｕm;
i＋＋）
ｃouｔ<
进程编号:
＂＜<
ＰcbList[i］.pｒo＿id<
进程名字:
<
PcｂＬist[i].pｒo_ｎameﻩ<
提交时间:
PcbLiｓt[i]．ｔｉme＿ｓubmiｔ
＜<
执行时间:
PcbLiｓｔ[i].ｔｉmｅ_ｅxe<
优先级数：
<
PｃbLｉst[i]．pｒｏ＿prioritｙ<
eｎdｌ;
ｃouｔ<
//可强占的优先进程调度模式
voiｄCpuMｏdｅｌ:
PｒiModｅl（）
couｔ＜<
*****＊**可强占的优先进程调度过程如下＊*＊*＊***\n"
ｆｒeetime＝０;
／/初始化系统空闲时间为0
iｎt time=0;
//时间
inｔnｅxtid=0;
ｉntｐnum=0；
/／已就绪进程数目
ProcesｓPｃｂ *hｅａｄ;
／／就绪队列
ProcessＰcb*pcb，*pcb1,＊pcb2;
ﻩｈead=（ＰｒｏceｓsＰcb*）ｍaｌlｏc（sｉzeof（ＰｒｏcesｓＰcｂ））;
ｈｅad->
nｅxt=NＵLL；
／／ｈeａd指针不用，hｅａd-＞next开始为就绪队列
ﻩ//模拟cpu开始工作
wｈile（heａd->
next！
=NＵLL|｜pnｕm<
pｃbnｕｍ）
ﻩﻩＳｌeep（100０）；
time++;
／/时间片为1
ﻩﻩcouｔ<
＂*Time：
第"
timｅ<
秒"
//打印ﻩ
ﻩﻩ// 进程就绪（查看未就绪的进程中在该时间片是否可以进入就绪队列）
ﻩﻩｗhile（pnum<
pcｂnum&
PｃbLisｔ[pnｕm]．ｔimｅ_subｍit＜=time）
ﻩﻩ{
ﻩﻩpcb=（ＰrocessPcb＊）maｌloc（sｉｚeof（ProceｓsPcb））;
ﻩﻩﻩ*pｃb＝PcbList[ｐｎum＋＋];
ﻩﻩ
ﻩﻩﻩ//进入就绪队列
ﻩﻩﻩpcb－>
ｎext=ｈead->
next;
//插在ｈead之后
head->
next=pcb；
}
ﻩ
ﻩ／/查找在time时间片应该运行的进程
if（head->
neｘt=＝NULL）
｛
ﻩcouｔ<
没有可运行的进程＂<
fｒeeｔime+＋;
}
else
{
ﻩﻩﻩｐｃb2=head;
pcb=head->
neｘt；
ｐｃb1=heａｄ-＞neｘｔ;
ﻩﻩﻩ//查找当前优先级最高的就绪进程
ﻩﻩﻩwhiｌe（pcb１－>
nｅxt!
＝NULL）
{
ﻩﻩｉf（pcb->
ｐro_pｒiorｉty<
=pcb1-＞neｘt-＞ｐro_priｏrｉty）
{
ﻩﻩﻩﻩﻩpｃb2=pcb1；
ﻩﻩﻩﻩﻩpcｂ=pcb1-＞nｅxt;
}
ﻩﻩﻩｐcb1=pcｂ1->
nｅｘt；
}
ﻩﻩ/／运行优先级最高的进程
ﻩ
ﻩｉf（pｃb-＞tiｍe_ｌeft==pｃｂ-＞time＿eｘe） //该进程是否已开始
｛
ﻩｐcb->
tｉme_start＝timｅ;
//设置开始时间
ﻩ ｐｃｂ－＞ｐro_staｔe=EＸECUTＥ；
//设置状态为执行
｝
ﻩ
ﻩﻩｐcb-＞pro＿prｉｏrity=ｐcｂ->
pro＿priｏｒｉｔy-３；
//优先级数减3
pcb->
ｔｉme_lefｔ--;
／/剩余执行时间减去时间片１
ﻩ
ﻩﻩﻩ//打印该进程信息
cout<
进程编号:
ｐcb－＞pro_iｄ<
进程名字:
ﻩ<
＜pcb->
ｐｒｏ_nａme<
＜＂提交时间：
<
pcb－＞tｉme＿sｕbｍiｔ<
执行时间:
"
＜pcb-＞tiｍe＿eｘe
<
\n开始时间:
＜ｐcb－>
tｉme＿sｔart
<
还剩时间：
"
＜＜pcb->
ｔｉme_ｌefｔ<
＂优先级数:
＂
＜＜pcb->
pｒｏ_ｐrｉｏrｉty<
eｎｄl ;
ﻩ
ﻩﻩﻩ
ﻩﻩ/／该进程是否执行结束
ﻩﻩﻩif（pcb->
time_lefｔ==０）
{
ﻩﻩﻩpcb2->
ｎeｘｔ＝ｐcb2-＞ｎｅxt-＞nｅxt;
//将其在就绪队列中出列
ｐcｂ->
time_end＝ｔiｍｅ;
//设置结束时间
ｐｃb->
ｔiｍe＿tuｒn=ｐcb->
tｉmｅ_ｅnｄ-pcb->
tiｍe_submit+1;
//计算周转时间
ｐcb->
tiｍe_ａveｒ=ｐcｂ－>
ｔiｍe_turn/（doubｌｅ）pcb->
time_exe;
ﻩﻩﻩﻩﻩﻩ／／计算带权周转时间
pcｂ－>
pｒo_ｓtaｔe=ENＤ;
couｔ＜<
\n进程＂＜＜pｃｂ-＞pｒo_ｉd<
运行结束:
\n进程名字:
<
＜pcｂ->
pro_namｅ＜<
提交时间:
ﻩﻩﻩﻩ<
ｐｃb->
time_sｕｂmit＜＜"
执行时间:
"
<
pcｂ->
ｔｉme_exe<
开始时间:
<
tｉme_staｒt
ﻩ <
结束时间:
pcb->
tｉme_eｎd<
\nﻩ周转时间:
＂
<
ｔｉme_ｔurn<
带权周转时间:
<
ｔime_aver<
endl ;
ﻩﻩﻩﻩ}
ﻩﻩ}
}
ﻩ//模拟CPU工作结束
ﻩ cout＜<
\n所有进程运行完毕!
eｎｄl；
doubｌe ｃ=（tiｍe-freetｉme）/（dｏ
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