用C语言模拟Linux操作系统下处理机调度实验报告.docx
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用C语言模拟Linux操作系统下处理机调度实验报告
实验二：
处理机调度
一、实验目的：
1、了解Linux下Emacs编辑器的使用方法，掌握各种常用的键盘操作命令；
2、理解并掌握处理机调度算法。
二、实验内容及要求：
在采用多道系统的设计程序中，往往有若干进程同时处于就绪状态。
当就绪状态进程数大于处理机数时，就必须按照某种策略来决定哪些进程优先占用处理机。
本实验模拟在单处理机情况下处理机调度。
1、优先调度算法实现处理机的调度：
设计思路：
1每个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块包括进程名（进程的标识、指针（按优先数的大小把进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针为"0"、要求运行时间、优先数、状态（就绪、结束；
2每次运行处理机调度程序前，为每个进程确定它的"优先数"和"要求运行时间"；
3把给定的进程按优先数的大小连成队列，用一单元指出队首进程；
4每模拟执行一次进程，优先数减一，要求运行时间减一；
5如果要求运行的时间>=0，再将它加入队列（按优先数的大小插入，重置队首标志）；如果要求运行的时间=0，那么把它的状态修改为结束，且推出队列；
6若就绪队列不为空，重复上述，直到所有的进程都结束；
7程序有显示和打印语句，每次运行后显示变化。
2、按时间片轮转法实现处理机调度：
设计思路：
1每个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块包括进程名（进程的标识、指针（把进程连成循环队列，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针指出第一个进程的进程控制块首地址、已运行时间、状态（就绪、结束；
2每次运行处理机调度程序前，为每个进程确定它的"要求运行时间"；
3用指针把给定的进程按顺序排成循环队列，用另一标志单元记录轮到的进程；
4每模拟运行一次进程，已运行时间加一；
5进程运行一次后，把该进程控制块的指针值送到标志单元，以指示下一个轮到的进程。
若该进程要求运行时间≠已运行时间，未执行结束，待到下一轮再执行；若要求运行时间=已运行时间，状态改为结束，退出队列；
6若就绪队列不为空，重复步骤四和五；
7程序有显示和打印语句，每次运行后显示变化。
3、程序设计：
1、优先数调度算法：
/*我的思路：
先主函数输入要进行调度的进程数，然后调用函数create（,把进程的信息输入，再调用函数insert（,把输入的函数按照优先数的大小排成链表，然后调用函数prio（实现优先数调度*/
#include
#include
#include
typedefstructnode
{charname[10];/*进程名*/
intprio;/*优先数*/
intcputime;/*占用cpu时间*/
intneedtime;/*要求运行时间*/
charstate;/*状态*/
structnode*next;/*指针*/
}PCB;
PCB*ready,*run,*finish;/*就绪执行结束指针*/
intN;
voidprt（/*输出函数，可以方便看到进程执行的演示*/
{
PCB*p;
printf（"NAMECPUTIMENEEDTIMEPRIORITYSTATUS\n";
if（run!
=NULLprintf（"%-10s%-10d%-10d%-10d%c\n",run->name,run->cputime,run->needtime,run->prio,run->state;/*输出执行的进程的信息*/
p=ready;
while（p!
=NULL
{printf（"%-10s%-10d%-10d%-10d%c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->prio,p->state;/*输出就绪进程的信息*/
p=p->next;}
p=finish;
while（p!
=NULL
{printf（"%-10s%-10d%-10d%-10d%c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->prio,p->state;/*输出结束队列的信息*/
p=p->next;}
getchar（;}/*使用getchar（函数可以让输出时停留画面，等待人按回车继续*/
voidinsert（PCB*q/*插入新进程，把进程按优先数大小排序*/
{PCB*p1,*s,*r;
intb;
s=q;/*指针s指向新要插入的进程*/
p1=ready;/*指针p1指向原来的进程队列的队首*/
r=p1;/*使用指针r是指向p1前面的进程*/
b=1;
while（（p1!
=NULL&&b
if（p1->prio>=s->prio{r=p1;p1=p1->next;}/*新进程的优先数小，则p1
elseb=0;指向下一个进程继续比*/
if（r!
=p1{r->next=s;s->next=p1;}/*新进程找到位置，插在r和p1之间*/
else{s->next=p1;ready=s;}}/*新进程的优先数最大，插在队首，并
voidcreate（修改就绪队首ready指针*/
{PCB*p;
inti;
ready=NULL;run=NULL;finish=NULL;
printf（"PleaseenterthenameandtimeandpriorityofPCB:
\n";
/*输入进程名、和*/
for（i=0;i
{p=malloc（sizeof（PCB;/*为新进程开辟空间*/
scanf（"%s",p->name;/*输入进程名*/
scanf（"%d",&p->needtime;/*输入进程要求运行时间*/
scanf（"%d",&p->prio;/*输入进程优先数*/
p->cputime=0;
p->state='W';/*表示就绪队列中未在队首先执行，但也是就绪状态*/
if（ready!
=NULLinsert（p;/*就绪队首不为NULL，插入新进程*/
else{p->next=ready;ready=p;}}/*否则先插在NULL前*/
printf（"Displayisgoingtostart:
\n";
printf（"***********************************************\n";
prt（;
run=ready;/*队列排好，run指向就绪队列队首*/
ready=ready->next;/*ready指向下一个进程，这样当进程执行时如果优先数小于其他的进程，应该先进行优先数最大的进程*/
run->state='R';}/*队首进程的状态为就绪*/
voidprio（
{while（run!
=NULL
{run->cputime=run->cputime+1;/*运行一次cpu占用时间加一*/
run->needtime=run->needtime-1;/*运行一次要求运行时间减一*/
run->prio=run->prio-1;/*运行一次优先数减一*/
if（run->needtime==0/*若要求运行时间为0时*/
{run->next=finish;/*退出队列*/
finish=run;/*finish为结束进程的队列*/
run->state='E';/*修改状态为结束*/
run=NULL;/*释放run指针*/
if（ready!
=NULL/*创建新就绪队列的头指针*/
{run=ready;run->state='R';ready=ready->next;}}
else
if（（ready!
=NULL&&（run->prioprio
/*队首进程的优先数比它下一个小，且下一个进程不为NULL时执行*/
{run->state='W';
run->next=NULL;/*队首进程退出进程队列*/
insert（run;/*在进程队列中重新插入原来的队首进程*/
run=ready;/*重新置就绪队列的头指针*/
run->state='R';
ready=ready->next;}
prt（;}}
voidmain（
{printf（"PleaseenterthetotalnumberofPCB:
\n";
scanf（"%d",&N;
create（;/*模拟创建进程，并输入相关信息*/
prio（;}/*优先数调度算法*/
2、时间片轮转法：
#include
#include
#include
typedefstructnode
{charname[10];/*进程名*/
intcount;/*计数器，判断是否=时间片的大小*/
intcputime;/*占用cpu时间*/
intneedtime;/*要求运行时间*/
charstate;/*状态*/
structnode*next;/*指针*/
}PCB;
PCB*ready,*run,*finish,*tail;/*就绪执行结束尾指针*/
intN，round;
voidprt（/*输出函数，可以方便看到进程执行的演示*/
{/*略同优先数法*/}
voidinsert（PCB*q/*在队尾插入新的进程*/
{tail->next=q;tail=q;q->next=NULL;}
voidcreate（
{PCB*p;
inti;
ready=NULL;run=NULL;finish=NULL;
printf（"PleaseenterthenameandtimeofPCB:
\n";
/*输入进程名、和*/
for（i=0;i
{p=malloc（sizeof（PCB;/*为新进程开辟空间*/
scanf（"%s",p->name;/*输入进程名*/
scanf（"%d",&p->needtime;/*输入进程要求运行时间*/
p->cputime=0;
p->state='W';/*表示就绪队列中未在队首先执行，但也是就绪状态*/
if（ready!
=NULLinsert（p;/*就绪队首不为NULL，插入新进程*/
else{p->next=ready;ready=p;tail=p;}}
printf（"Displayisgoingtostart:
\n";
printf（"***********************************************\n";
prt（;
run=ready;/*队列排好，run指向就绪队列队首*/
ready=ready->next;/*ready指向下一个进程*/
run->state='R';}/*队首进程的状态为就绪*/
voidcount（
{while（run!
=NULL
{run->cputime=run->cputime+1;/*运行一次cpu占用时间加一*/
run->needtime=run->needtime-1;/*运行一次要求运行时间减一*/
run->count=run->count+1;/*运行一次计数器加一*/
if（run->needtime==0/*若要求运行时间为0时*/
{run->next=finish;/*退出队列*/
finish=run;/*finish为结束进程的队列*/
run->state='E';/*修改状态为结束*/
run=NULL;/*释放run指针*/
if（ready!
=NULL/*创建新就绪队列的头指针*/
{run=ready;run->state='R';ready=ready->next;}}
else
if（run->count==round/*如果时间片到*/
{run->count=0;/*计数器置0*/
if（ready!
=NULL/*如就绪队列不空*/
{run->state='W';
insert（run;/*在进程队列中重新插入原来的队首进程*/
run=ready;/*重新置就绪队列的头指针*/
run->state='R';
ready=ready->next;}
prt（;}}
voidmain（
{printf（"PleaseenterthetotalnumberofPCB:
\n";
scanf（"%d",&N;
printf（"Pleaseenterthetimeround（don'tbetoobig,1or2isbest:
\n";
scanf（"%d",&round;/*输入时间片的大小，不应太大*/
create（;/*模拟创建进程，并输入相关信息*/
count（;}/*优先数调度算法*/
四、程序运行的初值及执行结果：
1、优先数调度算法：
以下是输出的结果（符合优先数调度）：
2、时间片轮转法调度算法：
以下是输出结果（符合时间片轮转法调度）：
五、结果分析：
在优先数调度中，程序首先输出各个进程的初始值，按回车之后，由于进程p1的优先数最大，排在就绪队列的队首，首先执行，执行一次后优先数减一，要求运行时间减一，cpu占用时间加一，再和其他的进程比较优先数，还是最大，继续执行，再执行一次后优先数小于进程p3，所以下一个执行的是p3，按这样的顺序，在就绪队列队首的进程状态为"R"，不在队首的就绪进程状态为"W"，结束的进程状态为"E"，一直执行，直到所有进程状态都为"E"，调度完成。
在时间片轮转法调度中，先设置了时间片的大小为1，然后各个进程按循环队列依次执行，每执行一次，要求运行时间减一，若等于0了，则状态改为"E"，退出队列，直到所有进程的状态为"E"，调度完成。
6、实验小结：
本次实验虽然为模拟在单处理机情况下处理机的调度，但深深帮我理解了处理机调度的工作，也对进程的几种状态就绪、结束等有了明确的认识。
优先数调度的思考度更强点，在编写C程序的时候，对于其中的进程插入和优先数调度两个函数思考了蛮久，每执行一次进程后，优先数的改变将又要重新排就绪队列，这也是实验的难点所在，自己原来学C的时候对于队列不是很熟，也借本次实验又巩固了原来的知识。
也许是有了优先数调度的基础，时间片轮转法调度的编写来得相对轻松，它的insert（函数比较简单，不用根据优先数来排队，而是直接插在队尾即可。
另外，通过本次实验，我对函数的分模块书写的优点感受颇深，方便了移植和修改，减轻了下次编写的负担，这也是我们以后面向程序设计的要求所在。
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