西安石油大学操作系统原理实验一进程及其管理.docx
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西安石油大学操作系统原理实验一进程及其管理
实验报告
课程名称操作系统原理
实验名称进程及其管理
姓名张文江
学号201107010122
专业班级计科1201
成绩
指导教师赵安科
实验一进程及其管理
进程调度算法模拟，用动态优先数及时间片轮转法实现进程调度
1．内容：
设计一个简单的进程调度算法，模拟OS中的进程调度过程
2．要求：
①进程数不少于5个；
②进程调度算法任选；
最好选用动态优先数法，每运行一个时间片优先数减3
③用C++（或C）语言编程；
④程序运行时显示进程调度过程。
3．步骤：
①设计PCB及其数据结构：
进程标识数：
ID
进程优先数：
PRIORITY（优先数越大，优先级越高）
进程已占用时间片：
CPUTIME
进程尚需时间片：
ALLTIME（一旦运行完毕，ALLTIME为0）
进程队列指针：
NEXT，用来将PCB排成队列
进程状态：
STATE（一般为就绪，不用）
②设计进程就绪队列及数据结构；
③设计进程调度算法，并画出程序流程图；
④设计输入数据和输出格式；
结构格式：
当前正运行的进程：
0
当前就绪队列：
2，1，3，4
⑤编程上机，验证结果。
4．提示：
假设调度前，系统中有5个进程，其初始状态如下：
ID
0
1
2
3
4
可否考虑用二维数组去实现
PRIORITY
9
38
30
29
0
CPUTIME
0
0
0
0
0
ALLTIME
3
3
6
3
4
STATE
ready
ready
ready
ready
ready
①以时间片为单位调度运行；
②每次总是从ALLTIME中不为0，且PRIORITY最大的进程调度运行一个时间片；
③上述进程运行后其优先数减3，再修改其CPUTIME和ALLTIME，重复②，③
④直到所有进程的ALLTIME均变为0。
5．书写实验报告
①实验题目；
②程序中所用数据结构及说明；
③程序清单及描述；
④执行结果。
6．实验源代码：
#include
#include
typedefintStatus;
#defineERROR0
#defineOK1
typedefstructPCB{
charNAME[10];//进程名字
intPRIO;//进程优先数
intROUNT;//轮转时间片
intCOUNT;//计数器
intNEEDTIME;//需要的CPU时间
intCPUTIME;//占用cpu时间
char*STATE;//进程状态
}ElemPCB;
typedefstructQNode{
ElemPCBpcb;
structQNode*next;
}QNode,*QueuePtr;
typedefstruct{//就绪队列
QueuePtrRUN;//当前运行进程指针
QueuePtrREADY;//头指针
QueuePtrTAIL;//尾指针
}READYQueue;
typedefstruct{//完成队列
QueuePtrFINISH;//头指针
QueuePtrTAIL;//尾指针
}FINISHQueue;
StatusCreate（READYQueue&ready）;
StatusPrint（READYQueueready,FINISHQueuefinish）;
StatusPrintr（READYQueueready,FINISHQueuefinish）;
StatusFisrt（READYQueue&ready）;
StatusInsert1（READYQueue&ready）;
StatusInsert2（READYQueue&ready）;
StatusPrisch（READYQueue&ready,FINISHQueue&finish）;
StatusRoundsch（READYQueue&ready,FINISHQueue&finish）;
voidmain（）{
charch;
READYQueueready;
FINISHQueuefinish;
ready.READY=ready.TAIL=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;//存储分配
ready.RUN=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
ready.RUN->next=NULL;
finish.FINISH=finish.TAIL=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
Create（ready）;
//创建后就绪对列中
printf（"\n就绪对列中初始值：
\n"）;
Print（ready,finish）;
Fisrt（ready）;
printf（"请输入要选择调度的算法（p--优先数调度,r--时间片轮转法）:
\n"）;
while
（1）{
do{
ch=getchar（）;
scanf（"%c",&ch）;
}while（ch!
='p'&&ch!
='r'）;
switch（ch）{
case'p':
//优先数调度
Prisch（ready,finish）;
break;
case'r':
//时间片轮转法
Roundsch（ready,finish）;
break;
}
}
}
StatusPrint（READYQueueready,FINISHQueuefinish）{//打印就绪队列中的进程状态
QueuePtrp,q;
p=ready.READY;
q=finish.FINISH;
//运行中的进程
if（ready.RUN->next!
=NULL）
{
printf（"%s",ready.RUN->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",ready.RUN->next->pcb.STATE）;
printf（"优先数:
%d\n",ready.RUN->next->pcb.PRIO）;
}
//就绪队列的进程
while（p!
=ready.TAIL）{
printf（"%s",p->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",p->next->pcb.STATE）;
printf（"优先数:
%d\n",p->next->pcb.PRIO）;
p=p->next;
}
//完成队列的进程
while（q!
=finish.TAIL）{
printf（"%s",q->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",q->next->pcb.STATE）;
printf（"优先数:
%d\n",q->next->pcb.PRIO）;
q=q->next;
}
returnOK;
}
StatusPrintr（READYQueueready,FINISHQueuefinish）{//打印就绪队列中的进程状态
QueuePtrp,q;
p=ready.READY;
q=finish.FINISH;
//运行中的进程
if（ready.RUN->next!
=NULL）
{
printf（"%s",ready.RUN->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",ready.RUN->next->pcb.STATE）;
printf（"剩余时间:
%d\n",ready.RUN->next->pcb.NEEDTIME）;
}
//就绪队列的进程
while（p!
=ready.TAIL）{
printf（"%s",p->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",p->next->pcb.STATE）;
printf（"剩余时间:
%d\n",p->next->pcb.NEEDTIME）;
p=p->next;
}
//完成队列的进程
while（q!
=finish.TAIL）{
printf（"%s",q->next->pcb.NAME）;
printf（":
%s\t",q->next->pcb.STATE）;
printf（"剩余时间:
%d\n",q->next->pcb.NEEDTIME）;
q=q->next;
}
returnOK;
}
StatusCreate（READYQueue&ready）{
QueuePtrp;
inti=0;
intn;
printf（"请输入进程个数:
"）;
scanf（"%d",&n）;
while（i{
p=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
printf（"输入第%d进程名:
",i+1）;
scanf（"%s",p->pcb.NAME）;
printf（"输入进程需要的时间:
"）;
scanf（"%d",&p->pcb.NEEDTIME）;
printf（"输入进程的进程优先数:
"）;
scanf（"%d",&p->pcb.PRIO）;
p->pcb.STATE="W";
p->pcb.ROUNT=2;
p->pcb.COUNT=0;
i++;
p->next=NULL;
ready.TAIL->next=p;
ready.TAIL=p;
}
returnOK;
}
StatusFisrt（READYQueue&ready）{
if（ready.READY==ready.TAIL）
returnERROR;
ready.RUN->next=ready.READY->next;
ready.RUN->next->pcb.STATE="RUN";//修改进程状态
if（ready.TAIL==ready.READY->next）
ready.READY=ready.TAIL;
else
ready.READY->next=ready.READY->next->next;//头指针后移
printf（"\n%s被从就绪队列调度运行\n",ready.RUN->next->pcb.NAME）;
returnOK;
}
StatusInsert1（READYQueue&ready）{
inti=0,j=0;
QueuePtrp=ready.READY,q;
ElemPCBtemp;
QueuePtrs=（QueuePtr）malloc（sizeof（QNode））;
s->pcb=ready.RUN->next->pcb;
s->next=NULL;//将未完成的进程插入就绪队列
ready.TAIL->next=s;
ready.TAIL=s;
//按优先数从大到小排序
for（p;p!
=ready.TAIL;p=p->next）
{
for（q=p->next;q!
=ready.TAIL;q=q->next）
{
if（p->next->pcb.PRIOnext->pcb.PRIO）
{
temp=p->next->pcb;
p->next->pcb=q->next->pcb;
q->next->pcb=temp;
}
}
}
returnOK;
}
StatusInsert2（READYQueue&ready）{
QueuePtrp=ready.RUN->next;
if（p->pcb.NEEDTIME>0）
{
ready.TAIL->next=p;//插入到就绪队列
ready.TAIL=p;
ready.RUN->next=NULL;
}
returnOK;
}
StatusPrisch（READYQueue&ready,FINISHQueue&finish）{
inti=0;
while（ready.RUN->next!
=NULL）
{
ready.RUN->next->pcb.CPUTIME++;
ready.RUN->next->pcb.NEEDTIME--;
ready.RUN->next->pcb.PRIO-=3;
if（ready.RUN->next->pcb.NEEDTIME==0）
{
finish.TAIL->next=ready.RUN->next;//插入到完成队列
finish.TAIL=ready.RUN->next;//尾指针后移
ready.RUN->next->pcb.STATE="FINISH";
ready.RUN->next=NULL;
if（ready.READY!
=ready.TAIL）
{
Fisrt（ready）;
}
}
elseif（ready.READY!
=ready.TAIL&&（ready.RUN->next->pcb.PRIO）<（ready.READY->next->pcb.PRIO））
{
ready.RUN->next->pcb.STATE="W";
printf（"%s被调到就绪队列里\n",ready.RUN->next->pcb.NAME）;
Insert1（ready）;
Fisrt（ready）;
}
i++;
printf（"\n进程执行第%d个时间片的结果：
\n",i）;
Print（ready,finish）;
}
returnOK;
}
StatusRoundsch（READYQueue&ready,FINISHQueue&finish）{
inti=0;
while（ready.RUN->next!
=NULL）
{
ready.RUN->next->pcb.CPUTIME++;
ready.RUN->next->pcb.NEEDTIME--;
ready.RUN->next->pcb.COUNT++;
if（ready.RUN->next->pcb.NEEDTIME==0）
{
finish.TAIL->next=ready.RUN->next;//插入到完成队列
finish.TAIL=ready.RUN->next;//尾指针后移
ready.RUN->next->pcb.STATE="FINISH";
ready.RUN->next=NULL;
if（ready.READY!
=ready.TAIL）
{
Fisrt（ready）;
}
}
elseif（ready.RUN->next->pcb.COUNT==ready.RUN->next->pcb.ROUNT）
{
ready.RUN->next->pcb.COUNT=0;
if（ready.READY!
=ready.TAIL）
{
ready.RUN->next->pcb.STATE="W";
printf（"%s被调到就绪队列里\n",ready.RUN->next->pcb.NAME）;
Insert2（ready）;
Fisrt（ready）;
}
}
i++;
printf（"\n进程执行第%d个时间片的结果：
\n",i）;
Printr（ready,finish）;
}
returnOK;
}
7．运行结果截图：
8．实验心得
操作系统是计算机系统中必不可少的系统软件，它是计算机系统中各种资源的管理者和各种活动的
组织者、指挥者。
操作系统采用时间片法调度进程，是系统资源得到充分利用，用户可以花更少的时间
完成过多的工作。
通过这次实验，将以前只会做题的过程转化外程序执行的过程，模拟了在单处理机情
况下的处理及调度问题，体会到了程序执行的过程，加深了对进程调度的理解。
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