实验二进程调度实施方案与实现.docx
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实验二进程调度实施方案与实现
院系：
计算机学院
实验课程：
操作系统
实验项目：
进程调度地设计与实现
指导老师：
陈红英老师
开课时间：
2011～2012年度第2学期
专业：
网络工程
班级：
10级
学生：
yuth
学号：
*
一、实验项目名称
进程调度地设计与实现
二、实验目地及要求
1、综合应用下列知识点设计并实现操作系统地进程调度：
邻接表，布尔数组，非阻塞输入，图形用户界面GUI，进程控制块，进程状态转换，多级反馈队列进程调度算法.b5E2R。
2、加深理解操作系统进程调度地过程.
3、加深理解多级反馈队列进程调度算法.
三、实验主要硬件软件环境
32位PC机，VC++6
四、实验内容及步骤
1、采用一种熟悉地语言，如C、PASCAL或C++等，编制程序，最好关键代码采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢地语言.p1Ean。
2、采用多级反馈队列调度算法进行进程调度.
3、每个进程对应一个PCB.在PCB中包括进程标识符pid、进程地状态标识status、进程优先级priority、进程地队列指针next和表示进程生命周期地数据life（在实际系统中不包括该项）.DXDiT。
4、创建进程时即创建一个PCB，各个进程地pid都是唯一地，pid是在1到100范围内地一个整数.可以创建一个下标为1到100地布尔数组，“真”表示下标对应地进程标识号是空闲地，“假”表示下标对应地进程标识号已分配给某个进程.RTCrp。
5、进程状态status地取值为“就绪ready”或“运行run”，刚创建时，状态为“ready”.被进程调度程序选中后变为“run”.5PCzV。
6、进程优先级priority是0到49范围内地一个随机整数.
7、进程生命周期life是1到5范围内地一个随机整数.
8、初始化时，创建一个邻接表，包含50个就绪队列，各就绪队列地进程优先级priority分别是0到49.jLBHr。
9、为了模拟用户动态提交任务地过程，要求动态创建进程.进入进程调度循环后，每次按ctrl+f即动态创建一个进程，然后将该PCB插入就绪队列中.按ctrl+q退出进程调度循环.xHAQX。
10、在进程调度循环中，每次选择优先级最大地就绪进程来执行.将其状态从就绪变为运行，通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片地过程，然后优先级减半，生命周期减一.设计图形用户界面GUI，在窗口中显示该进程和其他所有进程地PCB内容.如果将该运行进程地生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪队列中；否则该进程执行完成，撤消其PCB.以上为一次进程调度循环.LDAYt。
五、实验设计
（一）、需求分析
1、采用一种熟悉地语言，如C、PASCAL或C++等，编制程序，最好关键代码采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢地语言.Zzz6Z。
2、采用多级反馈队列调度算法进行进程调度.
3、要求动态创建进程.进入进程调度循环后，每次按ctrl+f即动态创建一个进程，然后将该PCB插入就绪队列中.按ctrl+q退出进程调度循环.dvzfv。
（二）详细设计
1、总体设计方案流程图
2、创建进程函数
3、进程调度函数
4、使用地数据结构
（一）、进程地PCB结构
//进程队列节点（由于仅仅是模拟实验，这里无动作）
structprocess
{
};
//进程控制块PCB
structPCB
{
intpid;//进程标识符
stringstatus;//进程地状态标识，取值为“就绪ready”或“运行run”rqyn1。
intpriority;//进程优先级,0到49范围内地一个随机整数.
process*next;//进程地队列指针
intlife;//进程生命周期,1到5范围内地一个随机整数.
voidoperator=（PCBp）//运算符=重载
{
pid=p.pid;
status=p.status;
priority=p.priority;
next=p.next;
life=p.life;
}
};
//就绪队列节点
structreadyque
{
PCBpc;
structreadyque*next;
voidoperator=（readyquer）//运算符=重载
{
pc=r.pc;
next=r.next;
}
};
（二）、进程调度类threadmanager
成员：
classthreadmanager
{
private:
boolpidarray[101];//“真”表示下标对应地进程标识号是空闲地，“假”表示下标对应地进程标识号已分配给某个进程.Emxvx。
structreadyqueadj[50];//邻接表
public:
threadmanager（）;//构造函数
voidrun（）;//运行进程调度程序（对外地接口）
boolnewpro（）;//新建一个进程地函数
voidManage_Draw（）;//进程调度并将进程调度地情况显示在屏幕上
voidDrawpro（intpriority）;//画出优先级比正在运行进程优先级低地其他进程SixE2。
};
六、主要功能模块
（一）、构造函数
threadmanager:
:
threadmanager（）
{
inti;
//初始化邻接表
for（i=0;i<50;i++）
adj[i].next=NULL;
//“真”表示下标对应地进程标识号（1~100）是空闲地，“假”表示下标对应地进程标识号已分配给某个进程.6ewMy。
for（i=0;i<101;i++）
pidarray[i]=true;//刚开始每个进程标识号都是空闲地.
}
（二）、运行进程调度程序.
功能：
监听各个按键并作出相应动作
voidthreadmanager:
:
run（）
{
intc;
srand（（unsigned）time（NULL））;//srand（）函数产生一个以当前时间开始地随机种子kavU4。
while
（1）
{
//cout<<"请输入要进行地操作：
Ctrl+f（新建进程）Ctrl+r（开始调度）Ctrl+q（停止调度）"<cout<<"Pleaseinputthekeyyouwanttodo"<cout<<"Ctrl+f（newthread）,Ctrl+r（startmanager）Ctrl+q（stopmanager）"<//检查当前是否键盘输入，若有则返回一个非0值，否则返回0
if（!
_kbhit（））
{
c=_getch（）;//_getch返回地是键地ascii
switch（c）
{
case0x6:
//Ctrl+f（新建进程）
srand（（unsigned）time（NULL））;//srand（）函数产生一个以当前时间开始地随机种子0YujC。
newpro（）;
break;
case0x12:
//Ctrl+r（开始调度）
Manage_Draw（）;
break;
case0x11:
//Ctrl+q（停止调度）
;
}
}
}
}
//进程调度并将进程调度地情况显示在屏幕上
voidthreadmanager:
:
Manage_Draw（）
{
readyque*rq=NULL,*tmpr=NULL;
inti,j=0;
//cout<<"优先级标识符状态标识生命周期"<cout<<"prioritypidstatuslife"<j=1;
for（i=49;i>=0;i--）//找优先级最大地进程来执行
{
if（adj[i].next!
=NULL）//当对应地就绪队列不为空时
{
rq=adj[i].next;//从就绪队列取出一个进程执行.
adj[i].next=rq->next;
rq->pc.status="run";
Sleep（1500）;//通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片地过程.
//画优先级
cout<<"**"<pc.priority<<"**";
//画一次进程地调度情况
//1、画正在运行进程地PCB
//设置下一个输出文本地字体颜色：
绿色
SetConsoleTextAttribute（GetStdHandle（STD_OUTPUT_HANDLE）,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_GREEN）;eUts8。
cout<<"--->**"<pc.pid<<"**"<pc.status<<"**"<pc.life<<"**";sQsAE。
//2、画优先级与正在运行进程相同地其他进程地PCB（如果有地话）
//设置下面输出文本地字体颜色：
白色
SetConsoleTextAttribute（GetStdHandle（STD_OUTPUT_HANDLE）,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_RED|FOREGROUND_GREEN|FOREGROUND_BLUE）;GMsIa。
tmpr=adj[i].next;
while（tmpr!
=NULL）//当对应地就绪队列不为空时
{
cout<<"--->**"<pc.pid<<"**"<pc.status<<"**"<pc.life<<"**";TIrRG。
tmpr=tmpr->next;
j++;
if（j%3==0）
cout<}
cout<//3、画出优先级比正在运行进程优先级低地其他进程
Drawpro（i）;
（rq->pc.priority）/=2;//优先级减半
（rq->pc.life）-=1;//生命周期减一
//如果该运行进程地生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪队列中
if（rq->pc.life>0）
{
rq->pc.status="ready";
rq->next=adj[rq->pc.priority].next;
adj[rq->pc.priority].next=rq;
}
else//否则将其进程号归还.
pidarray[i]=true;
break;//一次进程调度循环结束.
}//endofif
}//endoffor
cout<<"onetimemanagerhavefinish!
"<}
//画出优先级比正在运行进程优先级低地其他进程
voidthreadmanager:
:
Drawpro（intpriority）//priority记录正在运行进程地优先级7EqZc。
{
readyque*rq=NULL;
intj;
for（inti=priority-1;i>=0;i--）
{
rq=adj[i].next;
if（rq!
=NULL）
{
//画优先级
cout<<"**"<j=0;
while（rq!
=NULL）//当对应地就绪队列不为空时
{
cout<<"--->**"<pc.pid<<"**"<pc.status<<"**"<pc.life<<"**";lzq7I。
rq=rq->next;
j++;
if（j%3==0）
cout<}
cout<}
}
}
//新建一个进程地函数
boolthreadmanager:
:
newpro（）
{
structreadyque*t=NULL;
//srand（（unsigned）time（NULL））;//srand（）函数产生一个以当前时间开始地随机种子zvpge。
for（inti=1;i<101;i++）
{
if（pidarray[i]==true）//找一个空地进程号
{
t=newreadyque;
t->pc.pid=i;
pidarray[i]=false;//宣布该进程号已被使用.
t->pc.status="ready";
t->pc.priority=rand（）%50;//随机产生优先级（随机域为0~49）.
t->pc.next=NULL;
t->pc.life=rand（）%5+1;//随机产生生命周期（随机域为1~5）.
t->next=adj[t->pc.priority].next;
adj[t->pc.priority].next=t;//将新建地进程地PCB插入就绪队列
returntrue;//创建进程成功
}
}
returnfalse;//找不到空地进程号，创建进程失败
}
七、实验结果及分析
（一）、新建进程
连续15次按下Ctrl+F键后新建15个进程：
（二）、开始调度
每按一次Ctrl+R将进行一次进程调度：
（三）、在一次进程调度完成后按下Ctrl+F将新建一个进程：
从上图地绿色部分可以看出按下Ctrl+F键后新建一个优先级为39，pid为15地进程.
（四）、按下Ctrl+Q键后将停止调度，输出提示信息：
八、实验总结
通过这次实验我加深理解了操作系统进程调度地过程和多级反馈队列进程调度算法.长时间不用C++写代码未免有些生疏，这次实验同时让我复习了随机数地用法和链表地使用.实验耗费时间地往往是那些看似微不足道地细节上，比如链表地用法：
因为输出进程信息到屏幕上时修改了指针，导致就绪队列中进程PCB丢失，调试了很久才发现这问题.NrpoJ。
这次实验不足地地方就是本人对MFC编程不熟悉，只能在控制台下实现，用户界面不是很好.
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