使用动态优先权的进程调度算法的模拟实验.docx
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使用动态优先权的进程调度算法的模拟实验
1.实验目的
通过动态优先权算法的模拟加深对进程概念和进程调度过程的理解。
2.实验内容
(1)用C语言实现对N个进程采用动态优先权优先算法的进程调度;
(2)每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述,包括以下字段:
●进程标识数;
●进程优先数priority,并规定优先数越大的进程,其优先权越高;
●进程已占用的CPU时间cputime;
●进程还需占用的CPU时间alltime,当进程运行完毕时,alltime变为0;
●进程的阻塞时间startblock,表示当进程再运行startblock个时间片后,进程将进入阻塞状态;
●进程被阻塞的时间blicktime,表示已阻塞的进程再等待blocktime个时间片后,将转换为就绪态;
●进程状态state;
●队列指针next,用来将PCB排成队列。
(3)优先数改变的原则:
●进程在就绪队列中呆一个时间片,优先数增加1.
●进程每运行一个时间片,优先数减3。
(4)假设在调度前,系统中有5个进程,它们得初始状态如下:
ID01234
PRIORITY93830290
CPUTIME00000
ALLTIME33634
STARTBLOCK2-1-1-1-1
BLOCKTIME30000
STATEREADYREADYREADYREADYREADY
(5)为了清楚地观察诸进程的调度过程,程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来,参照的具体格式如下:
RUNNINGPROG:
i
READY_QUEUE:
->id1->id2
BLOCK_QUEUE:
->id3->id4
======================================================================
PRIORITYP0P1P2P3P4
CPUTIMEC0C1C3C4C5
ALLTIMEA0A1A2A3A4
STARTBLOCKT0T1T2T3T4
BLOCKTIMEB0B1B2B3B4
STATES0S1S2S3S4
否
是
3.过程(流程图)
4.代码
#include
typedefstructnode
{
intid;//进程标识数
intpriority;//进程优先数,优先数越大优先级越高
intcputime;//进程已占用的CPU时间
intalltime;//进程还需占用的CPU时间
intstartblock;//进程的阻塞时间
intblocktime;//进程被阻塞的时间
charstate[10];//进程状态
structnode*next;//队列指针
}PCB;
PCB*CreatQueue(intnum)//创建一个就绪队列
inti;//i为循环计数器
PCB*head,*temp1,*temp2,*temp3;//head为就绪队列的头指针,temp1为创建进程结点的指针,temp2、temp3分别为比较结点的前驱结点和比较结点
for(i=0;i{temp1=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));printf("输入第%d个进程的(id…state)\n",i);scanf("%d%d%d%d%d%d%s",&temp1->id,&temp1->priority,&temp1->cputime,&temp1->alltime,&temp1->startblock,&temp1->blocktime,temp1->state);if(i==0)//如果创建的是第一个结点{head=temp1;head->next=NULL;continue;}if(head->prioritypriority)//如果创建结点中所保存的数比头结点所保存的数要大,则直接把该结点插入到头结点之前{temp1->next=head;head=temp1;continue;}temp2=head;//temp2为比较结点的直接前驱结点temp3=temp2->next;//temp3为比较的结点while(temp3!=NULL&&temp3->priority>=temp1->priority)//实现查找的功能{temp2=temp3;temp3=temp2->next;}temp2->next=temp1;temp1->next=temp3;}returnhead;}PCB*InsertQueue(PCB*head,PCB*run)//在就绪队列中插入一个结点{PCB*temp1,*temp2;//temp1和temp2分别为比较结点的前驱和比较结点if(head==NULL)//如果就绪队列为空{head=run;head->next=NULL;}elseif(head->prioritypriority)//如果插入结点中所保存的数比头结点所保存的数要大,则直接把该结点插入到头结点之前{run->next=head;head=run;}else{temp1=head;//temp1为比较结点的直接前驱结点temp2=temp1->next;//temp2为比较的结点while(temp2!=NULL&&temp2->priority>=run->priority)//实现查找的功能{temp1=temp2;temp2=temp1->next;}temp1->next=run;run->next=temp2;}returnhead;}main(){intnum;//num为进程的个数intalltime=0;//用来保存所有进程需要占用的CPU时间PCB*head;//head为就绪队列的头指针PCB*run=NULL;//run为执行进程结点的指针PCB*block=NULL;//block为阻塞进程的结点PCB*temp;printf("请输入进程的个数:");scanf("%d",&num);head=CreatQueue(num);getchar();temp=head;while(temp!=NULL){alltime+=temp->alltime;temp=temp->next;}while(alltime>0){if(head!=NULL){run=head;//把就绪队列中的第一个进程取出来执行head=head->next;//就绪队列的头指针指向下一个结点strcpy(run->state,"run");//状态改为执行run->next=NULL;/*显示状态*/printf("RUNNINGPROG:%d\n",run->id);//显示执行进程printf("READY_QUEUE:");//显示就绪进程temp=head;while(temp!=NULL){printf("->%d",temp->id);temp=temp->next;}printf("\n");printf("BLOCK_QUEUE:");//显示阻塞进程if(block!=NULL){printf("%d",block->id);}printf("\n");printf("============================================================================\n");printf("IDPRIORITYCPUTIMEALLTIMESTARTBLOCKBLOCKTIMESTATE\n");printf("%d%d%d%d%d%d%s\n",run->id,run->priority,run->cputime,run->alltime,run->startblock,run->blocktime,run->state);temp=head;while(temp!=NULL){printf("%d%d%d%d%d%d%s\n",temp->id,temp->priority,temp->cputime,temp->alltime,temp->startblock,temp->blocktime,temp->state);temp=temp->next;}if(block!=NULL){printf("%d%d%d%d%d%d%s",block->id,block->priority,block->cputime,block->alltime,block->startblock,block->blocktime,block->state);}printf("\n");printf("============================================================================\n");/*显示状态*//*改变优先数*/run->priority-=3;//执行进程的优先数减3temp=head;while(temp!=NULL)//就绪进程的优先数加1{temp->priority+=1;temp=temp->next;}/*改变优先数*//*改变执行进程的有关参数*/run->cputime+=1;//执行进程的已占用CPU时间加1run->alltime-=1;//还需要的CPU时间减1if(run->alltime!=0){if(run->startblock>0)//如果该进程会被阻塞{run->startblock-=1;//执行完一个时间片后,开始阻塞的时间减1if(run->startblock==0)//如果阻塞的时间到了{block=run;//执行转阻塞strcpy(block->state,"b");//状态转阻塞alltime--;printf("\n");continue;}}strcpy(run->state,"r");//状态转就绪head=InsertQueue(head,run);//执行转就绪run=NULL;}/*改变执行进程的有关参数*/alltime--;}else{/*显示状态*/printf("RUNNINGPROG:\n");//显示执行进程printf("READY_QUEUE:\n");//显示就绪进程printf("BLOCK_QUEUE:");//显示阻塞进程if(block!=NULL){printf("%d",block->id);}printf("\n");printf("============================================================================\n");printf("IDPRIORITYCPUTIMEALLTIMESTARTBLOCKBLOCKTIMESTATE\n");if(block!=NULL){printf("%d%d%d%d%d%d%s",block->id,block->priority,block->cputime,block->alltime,block->startblock,block->blocktime,block->state);}printf("\n");printf("============================================================================\n");/*显示状态*/}/*改变阻塞进程的有关参数*/if(block!=NULL)//如果有阻塞进程{block->blocktime-=1;//被阻塞的时间减1if(block->blocktime==0)//如果被阻塞的时间到了{strcpy(block->state,"r");//状态转就绪head=InsertQueue(head,block);//阻塞转就绪block=NULL;}}/*改变阻塞进程的有关参数*/getchar();}} 5.运行结果输入5个进程,分别是0—4进程,运行结果可以看到第一次运行进程1,优先数为38。第二次运行的进程是进程1,优先数为35,cpu时间占用为1,进程所需时间为2,同时下一个进程(进程1)的优先数+1。第三次运行进程2,优先数32,cpu占用时间将+1,所需时间将-1。同时下一个进程(进程1)优先数+1,。第四次运行进程1,优先数33,cpu占用时间2+1,所需时间将-1。同时下一个进程(进程3)优先数+1,第四次运行进程1完毕,所需时间为0。进程1运行完毕。第五次运行进程3,优先数33,cpu占用时间0将+1,所需时间3将-1。同时下一个进程(进程2)优先数+1。 第六次运行进程2,优先数31将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间5将-1。同时下一个进程(进程3)优先数+1。第七次运行进程3,优先数31将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间2将-1。同时下一个进程(进程2)优先数+1。第八次运行进程2,优先数29将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间4将-1。同时下一个进程(进程3)优先数+1。 第九次运行进程3,优先数29将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间1将-1。同时下一个进程(进程2)优先数+1。第九次运行完毕,进程3的所需时间为0,进程3运行完毕。第十次运行进程2,优先数27将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间3将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。第十一次运行进程2,优先数24将-3,cpu占用时间4将+1,所需时间2将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。 第十二次运行进程2,优先数21将-3,cpu占用时间5将+1,所需时间1将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。第十二次运行完毕,进程2所需时间为0,进程2运行完毕。第十三次运行进程0,优先数21将-3,cpu占用时间0将+1,所需时间3将-1。同时下一个进程(进程4)优先数+1。第十四次运行进程0,优先数18将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间2将-1。同时下一个进程(进程4)优先数+1。第十五次运行进程4,优先数14将-3,cpu占用时间0将+1,所需时间4将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。 第十六次运行进程4,优先数11将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间3将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。第十七次运行进程4,优先数8将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间2将-1。同时下一个进程(进程0)优先数+1。第十八次运行进程0,优先数15将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间1将-1。同时下一个进程(进程4)优先数+1。第十八次运行完毕,进程0所需时间为0,进程0运行完毕。第十九次运行进程4,优先数6将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间1将-1。 第二十次运行进程4,优先数6将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间1将-1。第二十次运行完毕,进程4所需时间为0,进程4运行完毕。所有进程运行完毕。 5.总结本次试验感觉难度比较大,有很多生疏的指令。但在老师和同学的帮助下都解决了。 总体上还是对进程概念和进程调度过程有了一个更深的理解。在这次试验中也暴露出自己不少的缺点,希望以后试验中可以改正! 本文利用C 语言对动态优先权的进程调度算法进行了设计和模拟实现。程序可实现动态的进行各个进程相关信息的录入, 如CPUTIME、ALLTIME、STARTBLOCK、BLOCKTIME 等信息。并充分考虑了进程在执行过程中可能发生的多种情况, 更好的体现了进程的就绪态、执行态、阻塞态三者之间的关系以及相互的转换。程序的运行过程清晰的体现了动态优先权的调度算法的执行过程, 有利于加深对算法的理解和掌握。由于抢占式调度算法与硬件密切相关, 由软件实现非常困难, 所以本程序实现的是非抢占式的动态优先权进程调度算法。抢占式的动态优先权进程调度算法的模拟实现有待于进一步研究 6、思考题 (1)在实际的调度中,除了按调度算法选择下一个执行的进程外,还应处理哪些工作? 答:1.记录系统中所有进程的执行情况 作为进程调度的准备,进程管理模块必须将系统中各个进程的执行特征记录在各个进程的PCB表中。 2.进行进程上下文交换 一个进程的上下文包括进程的状态,有关变量和数据结构的值。机器寄存器的值和PCB以及有关程序,数据等。
temp1=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));
printf("输入第%d个进程的(id…state)\n",i);
scanf("%d%d%d%d%d%d%s",&temp1->id,&temp1->priority,&temp1->cputime,&temp1->alltime,&temp1->startblock,&temp1->blocktime,temp1->state);
if(i==0)//如果创建的是第一个结点
head=temp1;
head->next=NULL;
continue;
}
if(head->prioritypriority)//如果创建结点中所保存的数比头结点所保存的数要大,则直接把该结点插入到头结点之前
temp1->next=head;
temp2=head;//temp2为比较结点的直接前驱结点
temp3=temp2->next;//temp3为比较的结点
while(temp3!
=NULL&&temp3->priority>=temp1->priority)//实现查找的功能
temp2=temp3;
temp3=temp2->next;
temp2->next=temp1;
temp1->next=temp3;
returnhead;
PCB*InsertQueue(PCB*head,PCB*run)//在就绪队列中插入一个结点
PCB*temp1,*temp2;//temp1和temp2分别为比较结点的前驱和比较结点
if(head==NULL)//如果就绪队列为空
head=run;
elseif(head->prioritypriority)//如果插入结点中所保存的数比头结点所保存的数要大,则直接把该结点插入到头结点之前
run->next=head;
else
temp1=head;//temp1为比较结点的直接前驱结点
temp2=temp1->next;//temp2为比较的结点
while(temp2!
=NULL&&temp2->priority>=run->priority)//实现查找的功能
temp1=temp2;
temp2=temp1->next;
temp1->next=run;
run->next=temp2;
main()
intnum;//num为进程的个数
intalltime=0;//用来保存所有进程需要占用的CPU时间
PCB*head;//head为就绪队列的头指针
PCB*run=NULL;//run为执行进程结点的指针
PCB*block=NULL;//block为阻塞进程的结点
PCB*temp;
printf("请输入进程的个数:
");
scanf("%d",&num);
head=CreatQueue(num);
getchar();
temp=head;
while(temp!
=NULL)
alltime+=temp->alltime;
temp=temp->next;
while(alltime>0)
if(head!
run=head;//把就绪队列中的第一个进程取出来执行
head=head->next;//就绪队列的头指针指向下一个结点
strcpy(run->state,"run");//状态改为执行
run->next=NULL;
/*显示状态*/
printf("RUNNINGPROG:
%d\n",run->id);//显示执行进程
printf("READY_QUEUE:
");//显示就绪进程
printf("->%d",temp->id);
printf("\n");
printf("BLOCK_QUEUE:
");//显示阻塞进程
if(block!
printf("%d",block->id);
printf("============================================================================\n");
printf("IDPRIORITYCPUTIMEALLTIMESTARTBLOCKBLOCKTIMESTATE\n");
printf("%d%d%d%d%d%d%s\n",run->id,run->priority,run->cputime,run->alltime,run->startblock,run->blocktime,run->state);
printf("%d%d%d%d%d%d%s\n",temp->id,temp->priority,temp->cputime,temp->alltime,temp->startblock,temp->blocktime,temp->state);
printf("%d%d%d%d%d%d%s",block->id,block->priority,block->cputime,block->alltime,block->startblock,block->blocktime,block->state);
/*改变优先数*/
run->priority-=3;//执行进程的优先数减3
=NULL)//就绪进程的优先数加1
temp->priority+=1;
/*改变执行进程的有关参数*/
run->cputime+=1;//执行进程的已占用CPU时间加1
run->alltime-=1;//还需要的CPU时间减1
if(run->alltime!
=0)
if(run->startblock>0)//如果该进程会被阻塞
run->startblock-=1;//执行完一个时间片后,开始阻塞的时间减1
if(run->startblock==0)//如果阻塞的时间到了
block=run;//执行转阻塞
strcpy(block->state,"b");//状态转阻塞
alltime--;
strcpy(run->state,"r");//状态转就绪
head=InsertQueue(head,run);//执行转就绪
run=NULL;
\n");//显示执行进程
\n");//显示就绪进程
/*改变阻塞进程的有关参数*/
=NULL)//如果有阻塞进程
block->blocktime-=1;//被阻塞的时间减1
if(block->blocktime==0)//如果被阻塞的时间到了
strcpy(block->state,"r");//状态转就绪
head=InsertQueue(head,block);//阻塞转就绪
block=NULL;
5.运行结果
输入5个进程,分别是0—4进程,运行结果可以看到第一次运行进程1,优先数为38。
第二次运行的进程是进程1,优先数为35,cpu时间占用为1,进程所需时间为2,
同时下一个进程(进程1)的优先数+1。
第三次运行进程2,优先数32,cpu占用时间将+1,所需时间将-1。
同时下一个进程(进程1)优先数+1,。
第四次运行进程1,优先数33,cpu占用时间2+1,所需时间将-1。
同时下一个进程(进程3)优先数+1,
第四次运行进程1完毕,所需时间为0。
进程1运行完毕。
第五次运行进程3,优先数33,cpu占用时间0将+1,所需时间3将-1。
同时下一个进程(进程2)优先数+1。
第六次运行进程2,优先数31将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间5将-1。
同时下一个进程(进程3)优先数+1。
第七次运行进程3,优先数31将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间2将-1。
第八次运行进程2,优先数29将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间4将-1。
第九次运行进程3,优先数29将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间1将-1。
第九次运行完毕,进程3的所需时间为0,进程3运行完毕。
第十次运行进程2,优先数27将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间3将-1。
同时下一个进程(进程0)优先数+1。
第十一次运行进程2,优先数24将-3,cpu占用时间4将+1,所需时间2将-1。
第十二次运行进程2,优先数21将-3,cpu占用时间5将+1,所需时间1将-1。
第十二次运行完毕,进程2所需时间为0,进程2运行完毕。
第十三次运行进程0,优先数21将-3,cpu占用时间0将+1,所需时间3将-1。
同时下一个进程(进程4)优先数+1。
第十四次运行进程0,优先数18将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间2将-1。
第十五次运行进程4,优先数14将-3,cpu占用时间0将+1,所需时间4将-1。
第十六次运行进程4,优先数11将-3,cpu占用时间1将+1,所需时间3将-1。
第十七次运行进程4,优先数8将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间2将-1。
第十八次运行进程0,优先数15将-3,cpu占用时间2将+1,所需时间1将-1。
第十八次运行完毕,进程0所需时间为0,进程0运行完毕。
第十九次运行进程4,优先数6将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间1将-1。
第二十次运行进程4,优先数6将-3,cpu占用时间3将+1,所需时间1将-1。
第二十次运行完毕,进程4所需时间为0,进程4运行完毕。
所有进程运行完毕。
5.总结
本次试验感觉难度比较大,有很多生疏的指令。
但在老师和同学的帮助下都解决了。
总体上还是对进程概念和进程调度过程有了一个更深的理解。
在这次试验中也暴露出自己不少的缺点,希望以后试验中可以改正!
本文利用C 语言对动态优先权的进程调度算法进行了设计和模拟实现。
程序可实现动态的进行各个进程相关信息的录入, 如CPUTIME、ALLTIME、STARTBLOCK、BLOCKTIME 等信息。
并充分考虑了进程在执行过程中可能发生的多种情况, 更好的体现了进程的就绪态、执行态、阻塞态三者之间的关系以及相互的转换。
程序的运行过程清晰的体现了动态优先权的调度算法的执行过程, 有利于加深对算法的理解和掌握。
由于抢占式调度算法与硬件密切相关, 由软件实现非常困难, 所以本程序实现的是非抢占式的动态优先权进程调度算法。
抢占式的动态优先权进程调度算法的模拟实现有待于进一步研究
6、思考题
(1)在实际的调度中,除了按调度算法选择下一个执行的进程外,还应处理哪些工作?
答:
1.记录系统中所有进程的执行情况
作为进程调度的准备,进程管理模块必须将系统中各个进程的执行特征记录在各个进程的PCB表中。
2.进行进程上下文交换
一个进程的上下文包括进程的状态,有关变量和数据结构的值。
机器寄存器的值和PCB以及有关程序,数据等。
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