模拟一种处理机调度算法讲解.docx

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模拟一种处理机调度算法讲解

课程设计报告

设计名称：

模拟实现一种处理机调度算法

学生姓名：

xxx

专业：

计算机科学与技术

班别：

xxxxxxxx

学号：

xxxxxx

指导老师：

xxxxx

日期：

2014年6月20日

初始条件：

1．预备内容：

阅读操作系统的处理机管理章节内容，对进程调度的功能以及进程调度算法有深入的理解。

2．实践准备：

掌握一种计算机高级语言的使用。

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1．模拟进程调度，能够处理以下的情形：

⑴能够选择不同的调度算法（要求中给出的调度算法）；

⑵能够输入进程的基本信息，如进程名、优先级、到达时间和运行时间等；

⑶根据选择的调度算法显示进程调度队列；

⑷根据选择的调度算法计算平均周转时间和平均带权周转时间。

2．设计报告内容应说明：

⑴需求分析；

⑵功能设计（数据结构及模块说明）；

⑶开发平台及源程序的主要部分；

⑷测试用例，运行结果与运行情况分析；

⑸自我评价与总结：

）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；

）什么地方做得不太好，以后如何改正；

）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；

）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方法）；

进程调度模拟设计——先来先服务、优先级法

1、背景：

当计算机系统是多道程序设计系统时，通常会有多个进程或线程同时竞争CPU。

只要有两个或更多的进程处于就绪状态，这种情形就会发生。

如果只有一个CPU可用，那么就必须选择下一个要运行的进程。

在操作系统中，完成选择工作的这一部分称为调度程序，该程序使用的算法成为调度算法。

进程调度的核心问题是采用什么样的算法把处理机分配给进程，好的算法将提高资源利用率，减少处理机的空闲时间，避免有些作业长期得不到相应的情况发生等，从而设计出受欢迎的操作系统。

较常见的几种进程调度算法有：

先来先服务调度算法；短作业优先调度算法；时间片轮转调度算法；优先级调度算法；高响应比优先算法和多级反馈队列调度算法等。

2.1设计目的

无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。

另外，系统进程也同样需要使用处理机。

这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程，以使之执行。

本次课程设计的主要任务是用高级语言模拟进程调度的算法，包括先来先服务和优先级法。

通过输入进程的信息，模拟某种调度算法，得到进程调度的顺序，从而进一步分析进程的调度过程，并通过分析程序的运行，探讨各种调度算法的优劣。

2.2设计内容及要求

1）充分体现设计、实现过程；

2）报告包括算法流程描述、数据结构代码描述、算法实现代码描述、模拟执

行过程截图；

3）单人完成课程设计，每人一份报告；

4）报告双面打印；

2.3算法与设计的思想

2.3.1算法思想：

·一个进程的生命期可以划分为一组状态，这些状态刻画了整个进程。

系统根据PCB结构中的状态值控制过程。

在进程的生命期内，一个进程至少具有5种基本状态，它们是：

初始态、执行状态、等待状态、就绪状态和终止状态。

通过系统设计，实现进程相关数据结构的创建和查看功能；实现多种进程调度算法：

先来先服务算法、优先级调度算法、时间片轮转法等；实现对执行进程的阻塞，对等待进程的唤醒等功能。

进程的转换过程如上

·进程的先来先服务调度算法：

首先定义进程结构体，用于记录进程的基本信息，包括进程名，优先级，进程到达时间，进程运行时间，然后将用户输入的进程信息保存到定义的结构数组中，并按进程到达的先后时间对数组进行排序，并记录它们的周转时间、带权周转时间、平均周转时间及平均带权周转时间。

·进程的优先级调度算法：

同样先定义进程结构替，记录进程信息，将用户输入的进程信息保存在结构体数组中。

遍历数组，找出最先到达的进程，若有多个，则取优先级最高的一个，与数组中的第一个位置的进程互换位置，记录此进程执行完的时间，然后从第二个位置开始遍历数组，找到在第一个进程执行结束前到达的进程，若没有，则找到余下进程中到达时间最早的进程，找到优先级最高的一个，若并与数组的第二个位置的进程互换位置。

按同样的方法为余下的进程排序。

同样记录它们的周转时间，带权周转时间，并算出平均周转时间和平均带权周转时间。

2.3.2设计思想：

a）每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。

进程控制块可以包含如下信息：

进程名、优先级数、到达时间、需要运行时间等等。

b）进程的信息，包括到达时间，优先数及需要的运行时间等都是事先人为地指定。

c）每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。

2、功能设计（数据结构及模块说明）；

3.1系统流程如下：

3.2数据结构及模块说明：

（1）输入模块

能够满足输入进程基本信息的功能，尽可能提供友好的交互界面。

给用户很好的提示，使用户能够方便的操作。

（2）算法模块

先来先服务算法：

可以根据进程到达的先后顺序来确定进程的运行顺序，并算出进程的周转时间，平均周转时间等。

优先级法：

根据进程的优先级和进程到达的时间来确定进程的调度顺序，并算出周转时间，带权周转时间等。

（3）输出模块

根据算法得到的进程调度顺序以及算出的其他参数，将其输出。

3、开发平台及源程序的主要部分；

4.1软硬件环境

●硬件设备：

PC机

●软件设备：

WINDOWSXP、MicrosoftVisualC++6.0

4.2源代码主要部分：

（1）信息输入函数：

voidgetInput（char*pname,int*priority,char*begintime,float*runtime）

{

printf（"请输入进程名：

"）;

scanf（"%s",pname）;

printf（"请输入优先级"）;

scanf（"%d",priority）;

printf（"请输入到达时间：

"）;

scanf（"%s",begintime）;

printf（"请输入¨运行时间（min）：

"）;

scanf（"%f",runtime）;

}

（2）先来先服务的算法：

voidfcfs（structprocess*pro,intn）

{

inti,j;

structprocessp;

for（i=0;i

{

for（j=0;j

{

if（!

timecompare（pro[j],pro[j+1]））

{

p=pro[j+1];

pro[j+1]=pro[j];

pro[j]=p;

}

}

}

}

（3）优先级法的算法：

voidprior（structprocess*pro,intn）

{

inti,j,pt,t,bt,m;

bt=0;

inta[MAXPROCESS];

structprocessp;

floatcurtime=1500;

for（i=0;i

{

if（curtime>pro[i].btime）

{

curtime=pro[i].btime;

}

}

for（i=0;i

{

t=0;

pt=0;

for（j=i;j

{

if（pro[j].btime<=curtime）

{

a[t++]=j;

}

}

if（t==0）

{

curtime=1500;

for（j=i;j

{

if（curtime>pro[j].btime）

{

curtime=pro[j].btime;

}

}

for（j=i;j

{

if（pro[j].btime<=curtime）

{

a[t++]=j;

}

}

}

for（j=0;j

{

bt=a[j];

if（pro[bt].priority>pt）

{

pt=pro[bt].priority;

m=bt;

}

}

if（m!

=i）

{

p=pro[m];

pro[m]=pro[i];

pro[i]=p;

}

curtime=curtime+pro[i].runtime;

}

}

4、测试用例，运行结果与运行情况分析；

5.1测试用例：

①进程个数为4

②进程名唯一

③预计运行结果：

先来先服务：

cadb

优先级法：

cabd

进程名

进程到达时间

运行时间

优先级

a

2:

12

34

2

b

3:

10

31

3

c

1:

15

21

1

d

2:

13

11

2

5.2运行结果：