处理机低级调度模拟系统.docx
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处理机低级调度模拟系统
《高级程序设计语言》课程设计报告
题目:
处理机低级调度模拟系统
专业:
网络工程
班级:
0902
学号:
0930040250
姓名:
郭文明
指导教师:
郑荔敏
完成日期:
2011年11月25日
1、课程设计目的
1、掌握C语言数组、函数、指针、结构体的综合应用。
2、掌握使用C语言,进行应用性的开发。
3、掌握系统数据结构与算法的设计。
二、课程设计内容
课程设计题目:
处理机低级调度模拟系统
课程设计内容:
根据操作系统处理机不同的调度算法,使用C语言模拟实现处理机调度过程。
1、系统数据结构
(1)进程控制块(pcb):
进程名称、到达时间、进程要求运行时间、进程已运行时间、指针、进程状态等等(要根据不同算法的需要定义全面的数据结构)
(2)进程队列(PQueue):
链表……
2、调度算法
(1)先来先服务调度(FCFS):
按照进程提交给系统的先后顺序来挑选进程,先提交的先被挑选。
(2)短进程优先调度(SJF):
是以进入系统的进程所提出的“执行时间”为标准,总是优先选取执行时间最短的进程。
(3)高响应比优先调度(HRN):
是在每次调度前都要计算所有被选进程(在后备队列中)的响应比,然后选择响应比最高的进程执行。
(4)多级反馈队列调度(FB,第i级队列的时间片=2i-1):
(a)应设置多个就绪队列,并为各个队列赋予不同的优先级。
(b)当一个新进程进入内存后,首先将它放入第一队列的末尾,按FCFS的原则排队等待调度。
当轮到该进程执行时,如他能在该时间片内完成,便可准备撤离系统;如果它在一个时间片结束时尚未完成,调度程序便将该进程转入第二队列的末尾,再同样地按FCFS原则等待调度执行;如果它在第二队列中运行一个时间片后仍未完成,再依次将它放入第三队列……,如此下去,当一个长作业进程从第一队列依次降到第N队列后,在第N队列中便采取时间片轮转的方式运行。
(c)仅当第一队列空闲时,调度程序才调度第二队列中的进程运行。
三、课程设计的要求
1、按照给出的题目内容
(1)完成系统数据结构设计与实现、系统算法设计与实现、系统模块设计与实现、系统总体的设计与实现。
(2)系统需要一个简单操作界面,例如:
===========================
1.先来先服务调度
2.短进程优先调度
3.高响应比优先调度
4.多级反馈队列调度
5.退出
(按数字1、2、3、4、5,选择操作)
===========================
(3)对每种调度算法都要求输出每个进程(进程数不少于5)开始运行时刻、完成时刻、周转时间,以及这组进程的平均周转时间。
(4)画出每种调度算法流程图。
2、写出课程设计报告,设计报告提交形式:
电子文档提交
3、个人独立完成。
4、完成时间(1周)
四、课程设计过程
1、系统中所使用的数据结构及说明
//-----------------数据结构的定义----------------------------
//定义进程控制块PCB
typedefstructPCB
{
charPID[5];//进程标示符
charName[10];//进程名称
intPRI;//进程的优先级(越小越高)
floatNeedTime;//进程要求运行时间(服务时间)
floatStartTime;//进程进入就绪队列的时间(到达时间)
floatRunBeginTime;//开始运行时间
floatUpTime;//进程已运行时间
floatOverTime;//进程运行完成的时间
floatTurnaroundTime;//周转时间
floatRightTTime;//带权周转时间
structPCB*next;
}PCB,*QueuePtr;
//定义进程队列
typedefstruct
{
QueuePtrfront,rear;//队头、队尾指针
}PQueue;
2、系统功能结构
本系统是处理机低级调度模拟系统,主要通过模拟来实现处理机调度,调度方式有先来先服务调度(FCFS)、短进程优先调度(SJF)、高响应比优先调度(HRN)、多级反馈队列调度(FB)四种调度方式。
系统运行过程如下:
输入进程个数,输入进程详细信息,通过简单操作界面来选择调度方式,调度的过程和结果,重新选择调度方式或者选择结束。
3、调度算法流程图(如下图所示)
4、程序清单及其描述
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineNULL0
intProcessNum;//进程个数
floatAverageTurnoverTime;//平均周转时间
floatAverageRightTTime;//平均带权周转时间
//-----------------函数结果状态代码----------------------------
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineOK1
#defineERROR0
//-----------------数据结构的定义----------------------------
//定义进程控制块PCB
typedefstructPCB
{
charPID[5];//进程标示符
charName[10];//进程名称
intPRI;//进程的优先级(越小越高)
floatNeedTime;//进程要求运行时间(服务时间)
floatStartTime;//进程进入就绪队列的时间(到达时间)
floatRunBeginTime;//开始运行时间
floatUpTime;//进程已运行时间
floatOverTime;//进程运行完成的时间
floatTurnaroundTime;//周转时间
floatRightTTime;//带权周转时间
structPCB*next;
}PCB,*QueuePtr;
//定义进程队列
typedefstruct
{
QueuePtrfront,rear;//队头、队尾指针
}PQueue;
//-----------------函数的申明---------------------------------
intInitQueue(PQueue&Q);//构造一个空队列
intEnQueue(PQueue&Q);//插入一个新的进程到队尾
intQueueEmpty(PQueueQ);//队列判空,若Q为空队列,则返回1,否则返回0
voidPoolQueue(PQueue*Q);//建立后备队列
intprint(PQueueQ);//进程队列输出
voidFCFSsort(PQueue&Q);//先来先服务调度的对到达时间进行排序
voidSPFsort(PQueue&Q);//短进程优先调度的对服务时间进行排序
voidHRNsort(PQueue&Q);//高响应比优先调度的对服务时间进行排序
voidDispatcher(PQueue&Q);//先来先服务调度
voidFB(PQueue&Q);//多级反馈队列调度
voidManagesChooses(PQueue&Q);//调度方式选择
//--------------------------------函数的定义---------------------------------
//--------------------------------构造一个空队列---------------------------------
intInitQueue(PQueue&Q)
{
Q.front=Q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(PCB));
if(!
Q.front)
exit(0);
Q.front->next=NULL;
return1;
}
//--------------------------------插入一个新的进程到队尾---------------------------------
intEnQueue(PQueue&Q)
{
QueuePtrp;
if(!
(p=(QueuePtr)malloc(sizeof(PCB))))//存储分配失败
exit(0);
scanf("%s",p->PID);//输入进程标示符
scanf("%s",p->Name);//输入进程名
scanf("%d%f%f",&p->PRI,&p->NeedTime,&p->StartTime);//输入进程优先级、要求运行时间、到达时间
p->next=NULL;
Q.rear->next=p;
Q.rear=p;
return1;
}
//--------------------------------队列判空,若Q为空队列,则返回1,否则返回0---------------------------------
intQueueEmpty(PQueueQ)
{//若Q为空队列,则返回1,否则返回0
if(Q.front==Q.rear)
return1;
else
return0;
}
//--------------------------------建立后备队列---------------------------------
voidPoolQueue(PQueue*Q)
{
inti;
printf("请输入进程的个数:
");
scanf("%d",&ProcessNum);
printf("请输入%d个进程的信息(T代表时间)\n标示符进程名优先级服务T到达T\n",ProcessNum);
for(i=1;i<=ProcessNum;i++)
EnQueue(*Q);
}
//--------------------------------进程队列输出---------------------------------
intprint(PQueueQ)
{
QueuePtrp;
if(Q.front==Q.rear)
return0;
p=Q.front->next;
printf("(T代表时间)\n标示符进程名优先级服务T到达T\n");
while(p!
=NULL)//当队列不空
{
printf("%s\t%s\t%d\t%4.3f\t%4.3f\n",p->PID,p->Name,p->PRI,p->NeedTime,p->StartTime);
p=p->next;
}
}
//--------------------------------先来先服务调度的对到达时间进行排序---------------------------------
voidFCFSsort(PQueue&Q)
{
QueuePtrtail,p=Q.front;
QueuePtrq=p->next;
tail=NULL;
for(;p->next->next!
=tail;p=Q.front,q=p->next)//选择排序
{
while(q->next!
=tail)
{
if(p->next->StartTime>q->next->StartTime)
{
p->next=q->next;
q->next=q->next->next;
p->next->next=q;
}
p=p->next;
q=p->next;
}
tail=q;
}
}
//--------------------------------短进程优先调度的对服务时间进行排序---------------------------------
voidSPFsort(PQueue&Q)
{
floatdeltaT,Time=0;//deltaT是时间差
QueuePtrtemp1,temp2,tail,p=Q.front;
QueuePtrq=p->next;
tail=NULL;
for(;q->next!
=tail;)//找出第一个到达而且服务时间最少的进程
{
if(p->next->StartTime>q->next->StartTime)
{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
if(p->next->StartTime>Time)
Time=p->StartTime;
Time=Time+p->next->NeedTime;
for(p=p->next,q=p->next;p->next->next!
=tail;p=p->next,q=p->next)//对队列按到达时间与服务时间长短进行选择排序(从第二个元素开始)
{
while(q->next!
=tail)
{
if((p->next->StartTime<=Time))
{
if((q->next->StartTime<=Time)&&(p->next->NeedTime>q->next->NeedTime))
{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
elseif((p->next->StartTime>Time)&&(q->next->StartTime<=Time))
{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
if(p->next->StartTime>Time)
{
deltaT=p->StartTime-Time;
Time=Time+deltaT;
}
Time=Time+p->next->NeedTime;
}
}
//--------------------------------高响应比优先调度的对服务时间进行排序---------------------------------
voidHRNsort(PQueue&Q)
{
floatdeltaT,PResponseRatio,QResponseRatio,Time=0;//deltaT是时间差,PResponseRatio、QResponseRatio是响应比
QueuePtrtemp1,temp2,tail,p=Q.front;
QueuePtrq=p->next;
tail=NULL;
for(;q->next!
=tail;)//找出第一个到达而且服务时间最少的进程
{
if(p->next->StartTime>q->next->StartTime)
{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
if(p->next->StartTime>Time)
Time=p->StartTime;
Time=Time+p->next->NeedTime;
for(p=p->next,q=p->next;p->next->next!
=tail;p=p->next,q=p->next)//对队列按响应比大小排序(从第二个元素开始)
{
while(q->next!
=tail)
{
if((p->next->StartTime<=Time)&&(q->next->StartTime<=Time))
{
PResponseRatio=(((Time-p->next->StartTime)+p->next->NeedTime)/(p->next->NeedTime));
QResponseRatio=(((Time-q->next->StartTime)+q->next->NeedTime)/(q->next->NeedTime));
if(PResponseRatio{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
elseif((p->next->StartTime>Time)&&(q->next->StartTime<=Time))
{
temp1=p->next;
temp2=q->next;
p->next=temp2;
q->next=temp2->next;
p->next->next=temp1;
}
else
{
q=q->next;
}
}
if(p->next->StartTime>Time)
{
deltaT=p->StartTime-Time;
Time=Time+deltaT;
}
Time=Time+p->next->NeedTime;
}
}
//--------------------------------调度---------------------------------
voidDispatcher(PQueue&Q)
{
floatSumTurnaroundTime=0;//定义周转时间总和并赋值0
floatSumRightTTime=0;//定义带权周转时间总和并赋值0
floatdeltaT,Time=0;//deltaT是时间差
QueuePtrp=Q.front->next;
printf("(T代表时间)\n标示符进程名到达T服务T开始T完成T周转T带权周转T\n");
for(;p!
=NULL;p=p->next)
{
if(p->StartTime>Time)
{
deltaT=p->StartTime-Time;
Time=deltaT;
}
p->RunBeginTime=Time;
p->OverTime=Time+p->NeedTime;
p->TurnaroundTime=p->OverTime-p->StartTime;
p->RightTTime=p->TurnaroundTime/p->NeedTime;
printf("%s\t%s\t%4.3f\t%4.3f\t%4.3f\t%4.3f\t%4.3f\t%4.3f\n",p->PID,p->Name,p->StartTime,p->NeedTime,p->RunBeginTime,p->OverTime,p->TurnaroundTime,p->RightTTime);
Time=p->OverTime;
}
for(p=Q.front->next;p!
=NULL;p=p->next)//计算平均周转时间和平均带权周转时间
{
SumTurnaroundTime=SumTurnaroundTime+p->TurnaroundTime;
SumRightTTime=SumRightTTime+p->RightTTime;
}
AverageTurnoverTime=SumTurnaroundTime/ProcessNum;
AverageRightTTime=SumRightTTime/ProcessNum;
printf("此调度方式的平均周转时间为%4.3f,平均带权周转时间为%4.3f\n",AverageTurnoverTime,AverageRightTTime);
}
//--------------------------------多级反馈队列调度---------------------------------
voidFB(PQueue&Q)
{
PQueueM,N;
InitQueue(M);//初始化第二队列
InitQueue(N);//初始化第三队列
FCFSsort(Q);
printf("调度前进程排列如下:
\n");
print(Q);
QueuePtrp,q,r;
q=M.front;
r=N.front;
floati,deltaT,Time=0;//deltaT是时间差
floatT1,T2,T3;
T1=2*1-1;//第一队列Q的时间片
T2=2*2-1;//第二队列M的时间片
T3