操作系统进程调度模拟算法附源码.docx

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操作系统进程调度模拟算法附源码

进程调度模拟算法

课程名称：

计算机操作系统班级：

信1501-2

实验者姓名：

李琛实验日期：

2018年5月1日

评分：

教师签名：

一、实验目的

进程调度是处理机管理的核心内容。

本实验要求用高级语言编写模拟进程调度程序，以便加深理解有关进程控制快、进程队列等概念，并体会和了解优先数算法和时间片轮转算法的具体实施办法。

二、实验要求

1.设计进程控制块PCB的结构，通常应包括如下信息：

进程名、进程优先数（或轮转时间片数）、进程已占用的CPU时间、进程到完成还需要的时间、进程的状态、当前队列指针等。

2.编写两种调度算法程序：

优先数调度算法程序

循环轮转调度算法程序

3.按要求输出结果。

三、实验过程

分别用两种调度算法对伍个进程进行调度。

每个进程可有三种状态；执行状态（RUN）、

就绪状态（READY,包括等待状态）和完成状态（FINISH），并假定初始状态为就绪状态。

（一）进程控制块结构如下：

NAME——进程标示符

PRIO/ROUND——进程优先数/进程每次轮转的时间片数（设为常数2）

CPUTIME——进程累计占用CPU的时间片数

NEEDTIME——进程到完成还需要的时间片数

STATE——进程状态

NEXT——链指针

注：

1.为了便于处理，程序中进程的的运行时间以时间片为单位进行计算；

2.各进程的优先数或轮转时间片数，以及进程运行时间片数的初值，均由用户在程序运行时给定。

（二）进程的就绪态和等待态均为链表结构，共有四个指针如下：

RUN——当前运行进程指针

READY——就需队列头指针

TAIL——就需队列尾指针

FINISH——完成队列头指针

（三）程序说明

1.在优先数算法中，进程优先数的初值设为：

50-NEEDTIME

每执行一次，优先数减1，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。

在轮转法中，采用固定时间片单位（两个时间片为一个单位），进程每轮转一次，CPU时间片数加2，进程还需要的时间片数减2，并退出CPU，排到就绪队列尾，等待下一次调度。

2.程序的模块结构如下：

整个程序可由主程序和如下7个过程组成：

2

（1）INSERT1——在优先数算法中，将尚未完成的PCB按优先数顺序插入到就绪队列中；

（2）INSERT2——在轮转法中，将执行了一个时间片单位（为2），但尚未完成的进程

的PCB，插到就绪队列的队尾；

（3）FIRSTIN——调度就绪队列的第一个进程投入运行；

（4）PRINT——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。

（5）CREATE——创建新进程，并将它的PCB插入就绪队列；

（6）PRISCH——按优先数算法调度进程；

（7）ROUNDSCH——按时间片轮转法调度进程。

主程序定义PCB结构和其他有关变量。

实验代码：

Main.cpp

#include

#include

usingnamespacestd;

typedefstructnode

{

charname[20];//进程名

intprio;//进程优先级

intround;//分配CPU的时间片

intcputime;//CPU执行时间

intneedtime;//进程执行所需时间

charstate;//进程状态

intcount;//记录执行次数

structnode*next;//链表指针

}PCB;

intnum;

//定义三个队列，就绪队列，执行队列，完成队列

PCB*ready=NULL;//就绪队列

PCB*run=NULL;//执行队列

PCB*finish=NULL;//完成队列

//取得第一个就绪节点

voidGetFirst（）

{

run=ready;

if（ready!

=NULL）

{

run->state='R';

ready=ready->next;

run->next=NULL;

}

}

//优先级输出队列

voidOutput1（）

{

PCB*p;

p=ready;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

p=finish;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

p=run;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

}

//轮转法输出队列

voidOutput2（）

{

PCB*p;

p=ready;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

p=finish;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

p=run;

while（p!

=NULL）

{

cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<

p=p->next;

}

}

//创建优先级队列

//创建优先级队列，规定优先数越小，优先级越低

voidInsertPrio（PCB*in）

{

PCB*fst,*nxt;

fst=nxt=ready;

if（ready==NULL）//如果队列为空，则为第一个元素

{

in->next=ready;

ready=in;

}

else//查到合适的位置进行插入

{

if（in->prio>=fst->prio）//比第一个还要大，则插入到队头

{

in->next=ready;

ready=in;

}

else

{

while（fst->next!

=NULL）//移动指针查找第一个比它小的元素的位置进行插入

{

nxt=fst;

fst=fst->next;

}

if（fst->next==NULL）//已经搜索到队尾，则其优先级数最小，将其插入到队尾即可

{

in->next=fst->next;

fst->next=in;

}

else//插入到队列中

{

nxt=in;

in->next=fst;

}

}

}

}

//将进程插入到就绪队列尾部

voidInsertTime（PCB*in）

{

PCB*fst;

fst=ready;

if（ready==NULL）

{

in->next=ready;

ready=in;

}

else

{

while（fst->next!

=NULL）

{

fst=fst->next;

}

in->next=fst->next;

fst->next=in;

}

}

//将进程插入到完成队列尾部

voidInsertFinish（PCB*in）

{

PCB*fst;

fst=finish;

if（finish==NULL）

{

in->next=finish;

finish=in;

}

else

{

while（fst->next!

=NULL）

{

fst=fst->next;

}

in->next=fst->next;

fst->next=in;

}

}

//优先级调度输入函数

voidPrioCreate（）

{

PCB*tmp;

inti;

cout<<"Enterthenameandneedtime：

"<

for（i=0;i

{

if（（tmp=（PCB*）malloc（sizeof（PCB）））==NULL）

{

cerr<<"malloc"<

exit

（1）;

}

cin>>tmp->name;

getchar（）;

cin>>tmp->needtime;

tmp->cputime=0;

tmp->state='W';

tmp->prio=50-tmp->needtime;//设置其优先级，需要的时间越多，优先级越低

tmp->round=0;

tmp->count=0;

InsertPrio（tmp）;//按照优先级从高到低，插入到就绪队列

}

cout<<"进程名\t优先级\tcpu时间\t需要时间进程状态计数器"<

}

//时间片输入函数

voidTimeCreate（）

{

PCB*tmp;

inti;

cout<<"输入进程名字和进程时间片所需时间：

"<

for（i=0;i

{

if（（tmp=（PCB*）malloc（sizeof（PCB）））==NULL）

{

cerr<<"malloc"<

exit

（1）;

}

cin>>tmp->name;

getchar（）;

cin>>tmp->needtime;

tmp->cputime=0;

tmp->state='W';

tmp->prio=0;

tmp->round=2;

tmp->count=0;

InsertTime（tmp）;

}

cout<<"进程名\t轮数\tCPU时间\t需要时间进程状态计数器"<

}

//按照优先级调度，每次执行一个时间片

voidPriority（）

{

intflag=1;

GetFirst（）;

while（run!

=NULL）

{

Output1（）;

while（flag）

{

run->prio-=3;//优先级减去三

run->cputime++;//CPU时间片加一

run->needtime--;//进程执行完成的剩余时间减一

if（run->needtime==0）//如果进程执行完毕，将进程状态置为F，将其插入到完成队列

{

run->state='F';

run->count++;

InsertFinish（run）;

flag=0;

}

else//将进程状态置为W，入就绪队列

{

run->state='W';

run->count++;//进程执行的次数加一

InsertTime（run）;

flag=0;

}

}

flag=1;

GetFirst（）;//继续取就绪队列队头进程进入执行队列

}

}

voidRoundRun（）//时间片轮转调度算法

{

intflag=1;

GetFirst（）;

while（run!

=NULL）

{

Output2（）;

while（flag）

{

run->count++;

run->cputime++;

run->needtime--;

if（run->needtime==0）//进程执行完毕

{

run->state='F';

InsertFinish（run）;

flag=0;

}

elseif（run->count==run->round）//时间片用完

{

run->state='W';

run->count=0;//计数器清零，为下次做准备

InsertTime（run）;

flag=0;

}

}

flag=1;

GetFirst（）;

}

}

intmain（void）

{

intn;

cout<<"输入进程个数：

"<

cin>>num;

getchar（）;

cout<<"-----------------进程调度算法模拟----------------------"<

cout<<"1、优先级调度算法"<

cout<<"2、循环轮转调度算法"<

cout<<"-------------------------------------------------------"<

cout<<"输入选择序号：

"<

cin>>n;

switch（n）

{

case1:

cout<<"优先级调度:

"<

PrioCreate（）;

Priority（）;

Output1（）;

break;

case2:

cout<<"循环轮转算法:

"<

TimeCreate（）;

RoundRun（）;

Output2（）;

break;

case0:

exit

（1）;

break;

default:

cout<<"Entererror!

"<

break;

}

cout<

return0;

}

四、实验结果

优先级调度

时间片轮转法

五、实验总结

通过本次实验，我学到了进程调度算法，了解了进程调度是CPU管理的核心，不同的调度算法会使得进程运行时间不同,运行的先后顺序也不同,这就会有一个算法选择的问题.掌握了用C语言实现进程调度算法的模拟，提高了编程能力,以及对进程调度算法的理解。

在思考上出现的一个问题是,队列是先进先出的,在优先级算法中怎么来向链表中插入新的进程,使其能够按优先级排序.第一想到的是用数组，后来发现不如链表方便，所以换成链表，但是发现自己用链表有待提高.