C语言模拟进程管理.docx
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C语言模拟进程管理
操作系统课程设计报告
一需求分析
在多道处理程序运行环境下，进程数目一般多于处理机数目，使得进程要通过竞争来使用处理机。
这就要求系统能按照某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之运行，分配处理机的任务是由金城调度程序完成的。
一个进程被创建后，系统为了便于对进程进行管理，将系统中的所有进程按照其状态，将其组成不同的进程队列。
于是系统中有运行进程队列、就绪队列和各种事件的进程等待队列。
进程调度的功能就是从就绪队列中挑选一个进程到处理机上运行。
进程调度的算法有多种，常用的有优先级调度算法、先来先服务算法、时间片轮转算法。
二概要设计
<一>最高优先级优先调度算法
动态优先数是指在进程创建时先确定一个初始优先数，以后在进程运行中随着进程特性的改变不断修改优先数，这样，由于开始优先数很低而得不到CPU的进程，就能因为等待时间的增长而优先数变为最高而得到CPU运行。
例如：
在进程获得一次CPU后就将其优先数减少3。
或者，进程等待的时间超过某一时限时增加其优先数的值，等等。
<二>简单轮转法调度算法
所有就绪进程按FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片相同。
即将CPU的处理时间划分成一个个相同的时间片，就绪队列的诸进程轮流运行一个时间片。
当一个时间片结束时，如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就强迫运行机制进程让出CPU，就把它送回到就绪队列的末尾，等待下一次调度。
同时，进程调度又去选择就绪队列中的队首进程，分配给它一时间片，以投入运行。
直至所有的进程运行完毕。
<三>短作业优先调度算法
所有就绪进程按所需时间由少到多排成一个队列，依次运行队列中的进程，并列表显示出来，每个进程的开始运行时间减去进入内存时间就是该进程的等待时间，每个进程的结束运行时间减去进入内存时间就是该进程的周转时间，每个进程的周转时间除于服务时间就是带权周转时间。
三详细设计
一．优先权调度算法：
1、用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列均采用链表数据结构。
2、进程控制块包含如下信息：
进程号、cpu时间、所需要时间、优先数、状态等等。
3、在每次运行程序时都要输入“进程数量”、“进程名称及占用时间”。
4、按照优先数的高低进行排列
5、处理机调度队首元素运行。
采用动态优先数办法，进程每运行一次优先数减“3”，同时将已运行时间加“1”。
6、进程运行一次后，若要求运行时间不等于已运行时间，则再将它加入就绪队列；否则将其状态置为“F”,且退出就绪队列。
7、“R”状态的进程队列不为空，则重复上面步骤，直到所有进程都成为“F”状态。
流程图:
图.最高优先级优先调度算法流程图
主要代码：
voidpriority（charalgo）{
PCBq;
prt1（algo）;
for（inti=0;i<=Num;i++）
{
q=pq.top（）;
pq.pop（）;
if（q.state!
=3）
q.state=1;
prt2（algo,q）;
if（q.state!
=3）
q.state=2;
q.cputime++;
if（q.needtime>0）
q.needtime--;
if（q.needtime==0）
q.state=3;
if（q.state!
=3）
q.prio-=3;
pp.push（q）;
while（!
pq.empty（））
{
q=pq.top（）;
pq.pop（）;
if（q.needtime==0）
q.state=3;
prt2（algo,q）;prt1（algo）;
pp.push（q）;
}
pq=pp;
pp=pqempty;
}
printf（"**************************************************************************\n"）;
printf（"输出结束\n"）;
getchar（）;
}
二．时间片轮转算法：
1、用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列均采用链表数据结构。
2、按照进程输入的先后顺序排成一个队列。
再设一个队首指针指向第一个到达进程的首址。
3、执行处理机调度时，开始选择队首的第一个进程运行。
另外，再设一个当前运行进程的指针，指向当前正在运行的进程。
4、考虑到代码的可重用性,轮转法调度程序和最高优先级优先调度是调用同一个模快进行输出
5、在规定的时间片内进程是根据先来先服务的方式配列的，每个进程只运行时间片大小的时间然后转到下一个进程运行。
直到所有进程运行完为止。
流程图
图.简单轮转法调度算法流程图
主要代码：
voidRoundrun（inttimeSlice）{
while（run!
=NULL）{
run->cputime=run->cputime+timeSlice;
run->needtime=run->needtime-timeSlice;
run->round+=timeSlice;
run->count++;
if（run->needtime<=0）{
run->needtime=0;
run->next=finish;
finish=run;
if（run!
=tail）{
tail->next=ready;
}
else{
ready=NULL;
}
run->state='F';
run=NULL;
if（ready!
=NULL）{
firstin（）;
}
}
else{
if（ready!
=NULL）{
run->state='W';
tail=run;
run=ready;//就绪队列的头指针赋值给运行
run->state='R';//进程状态变为等待状态
ready=ready->next;//就绪队列头指针移到下一个进程
}}
prt（'r'）;}}
三．短作业优先调度算法
1,用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列均采用链表数据结构。
2，按照进程服务时间由少到多顺序排成一个队列。
再按顺序依次执行。
主要代码：
voidshort_timefirst（charalgo）{
PCq;intt;prt3（）;
for（intj=0;jp[j].state='R';
for（inti=0;i{
if（p1[i].state=='W'）p1[i].waittime=Tim;
if（strcmp（p[j].name,p1[i].name）==0）{
p1[i].state='R';
prit（i）;
p1[i].state='F';
p1[i].cputime=p1[i].needtime;
p1[i].needtime=0;
}
else{prit（i）;}
}
p[j].state='F';
p[j].cputime=p[j].needtime;
p[j].needtime=0;
p[j].waittime=Tim;
Tim+=p[j].cputime;
printf（"**************************************************************************\n"）;
}
for（inti=0;iprintf（"**************************************************************************\n"）;
printf（"输出结束\n"）;
getchar（）;
}
四调试分析、测试结果
一．进入系统显示欢迎界面
二．如果选择P进行优先数算法则提示输入进程数：
三．输入进程号和运行时间：
四．输出优先数算法信息：
五．可以继续选择R进行时间片轮转算法，并输入时间片大小：
六．输出时间片轮转算法信息：
附录
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
typedefstructnode{
charname[10];
intprio;
intround;
intneedtime;
intcputime;
intcount;
intstate;
structnode*next;
booloperator<（constnode&o）const{
if（state==o.state）
returnprioreturnstate>o.state;
}
}PCB;
priority_queuepq,pqempty,pp,qq;
PCB*finish,*ready,*tail,*run;
intN,Num;
typedefstructnod{
charname[10];
intneedtime;
intcputime;
intwaittime;
intstate;
structnode*next;
}PC;
PCp[10];
PCp1[10];
intTim=0;
voidfirstin（）{
run=ready;
run->state='R';
ready=ready->next;
}
voidprt1（chara）{
if（a=='P'）
printf（"*进程号cpu时间所需要时间优先数状态*\n"）;
else
printf（"*进程号cpu时间所需时间记数时间片状态*\n"）;
}
voidprt2（chara,PCBq）{
if（a=='P'）
printf（"*%-10s%-10d%-10d%-10d%-10d*\n",q.name,q.cputime,q.needtime+Tim,q.prio,q.state）;
else
printf（"*%-10s%-10d%-10d%-10d%-10d%-10c*\n",q.name,q.cputime,q.needtime+Tim,q.count,q.round,q.state）;
}
voidprt22（chara,PCB*q）{
printf（"*%-10s%-10d%-10d%-10d%-10d%-10c*\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->count,q->round,q->state）;
}
voidprt（charalgo）{
PCB*q;
prt1（algo）;
if（run!
=NULL）
prt22（algo,run）;
q=ready;
while（q!
=NULL&&q!
=run）{
prt22（algo,q）;
if（q->next==run）break;
elseq=q->next;}
q=finish;
while（q!
=NULL）{
prt22（algo,q）;
q=q->next;}
getchar（）;}
voidpriority（charalgo）{
PCBq;
prt1（algo）;
for（inti=0;i<=Num;i++）{
q=pq.top（）;
pq.pop（）;
if（q.state!
=3）
q.state=1;
prt2（algo,q）;
if（q.state!
=3）
q.state=2;
q.cputime++;
if（q.needtime>0）
q.needtime--;
if（q.needtime==0）
q.state=3;
if（q.state!
=3）
q.prio-=3;
pp.push（q）;
while（!
pq.empty（））{
q=pq.top（）;
pq.pop（）;
if（q.needtime==0）
q.state=3;
prt2（algo,q）;prt1（algo）;
pp.push（q）;
}
pq=pp;
pp=pqempty;
}
printf（"**************************************************************************\n"）;
printf（"输出结束\n"）;
getchar（）;}
voidcreate1（charalgo）{
PCBp;
inti,time;
charna[10];
ready=NULL;
finish=NULL;
run=NULL;
printf（"输入进程号和运行时间：
\n"）;
printf（""）;
for（i=1;i<=N;i++）{
scanf（"%s",na）;
printf（"\n"）;
scanf（"%d",&time）;
if（i!
=N）printf（""）;
Num+=time;
strcpy（p.name,na）;
p.cputime=0;
p.needtime=time;
p.state=2;
p.prio=50-time;
pq.push（p）;
}
printf（"优先数算法输出信息:
\n"）;
printf（"**************************************************************************\n"）;
}
voidinsert2（PCB*q）{
tail->next=q;
tail=tail->next;
}
voidcreate2（charalgo）{
PCB*p;
inti,time;
charna[10];
ready=NULL;
finish=NULL;
run=NULL;
printf（"输入进程号和运行时间：
\n\n"）;
printf（""）;
for（i=1;i<=N;i++）
{
p=（PCB*）malloc（sizeof（PCB））;
scanf（"%s",na）;
scanf（"%d",&time）;
printf（""）;
strcpy（p->name,na）;
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->state='W';
p->round=0;
p->count=0;
if（ready!
=NULL）
insert2（p）;
else{
p->next=ready;
ready=p;
tail=ready;
}
}
printf（"时间片轮转法输出信息:
\n"）;
printf（"********************************************************************\n"）;
run=ready;
ready=ready->next;
tail->next=run;
run->state='R';
prt（algo）;
}
voidRoundrun（inttimeSlice）{
while（run!
=NULL）{
run->cputime=run->cputime+timeSlice;
run->needtime=run->needtime-timeSlice;
run->round+=timeSlice;
run->count++;
if（run->needtime<=0）{
run->needtime=0;
run->next=finish;
finish=run;
if（run!
=tail）{
tail->next=ready;
}
else{
ready=NULL;
}
run->state='F';
run=NULL;
if（ready!
=NULL）{
firstin（）;
}
}
else{
if（ready!
=NULL）{
run->state='W';
tail=run;
run=ready;
run->state='R';
ready=ready->next;
}
}
prt（'r'）;
}
printf（"输出结束\n"）;
printf（"********************************************************************\n"）;
}
intcmp（constvoid*a,constvoid*b）{
return（（structnod*）a）->needtime-（（structnod*）b）->needtime;
}
voidcreate3（charalgo）{
inti,time;
charna[10];
printf（"输入进程号和运行时间：
\n"）;
printf（""）;
for（i=0;iscanf（"%s",na）;
scanf（"%d",&time）;
if（i!
=N）printf（""）;
strcpy（p[i].name,na）;
p[i].cputime=0;
p[i].needtime=time;
p[i].waittime=0;
p[i].state='W';
p1[i]=p[i];
}
qsort（p,N,sizeof（p[0]）,cmp）;
printf（"短作业优先算法输出信息:
\n"）;
printf（"**************************************************************************\n"）;
}
voidprt3（）{
printf（"*进程号cpu时间所需要时间已等待时间状态*\n"）;
}
voidprit（inti）{
PCq=p1[i];
printf（"*%-10s%-10d%-10d%-10d%-10c*\n",q.name,q.cputime,q.needtime,q.waittime,q.state）;}
voidshort_timefirst（charalgo）{
PCq;intt;prt3（）;
for（intj=0;jp[j].state='R';
for（inti=0;i{
if（p1[i].state=='W'）p1[i].waittime=Tim;
if（strcmp（p[j].name,p1[i].name）==0）{
p1[i].state='R';
prit（i）;
p1[i].state='F';
p1[i].cputime=p1[i].needtime;
p1[i].needtime=0;
}
else{prit（i）;}
}
p[j].state='F';
p[j].cputime=p[j].needtime;
p[j].needtime=0;
p[j].waittime=Tim;
Tim+=p[j].cputime;
printf（"**************************************************************************\n"）;
}
for（inti=0;iprintf（"**************************************************************************\n"）;
printf（"输出结束\n"）;
getchar（）;
}
intmain（）{
inttimeSlice;
charalgo;
while
（1）{
Num=0;
printf（"\t选择算法：
P优先数算法\n"）;
printf（"\t\tD短作业优先算法\n"）;
printf（"\t\tR时间片轮转算法\n"）;
printf（""）;
scanf（"%c",&algo）;
if（algo!
='R'&&algo!
='P'&&algo!
='D'）{
printf（"输入错误!
\n"）;
exit（0）;
}
printf（"输入进程数：
"）;
printf（""）;
scanf（"%d",&N）;
if（algo=='P'）{
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