时间片轮转算法和优先级调度算法模拟实现
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了时间片轮转算法和优先级调度算法模拟实现相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
实验三时间片轮转算法和优先级调度算法模拟实现
一、 实验任务
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：
优先级调度算法
时间片轮转调度算法
3. 按要求输出结果。
二、实验目的
1. 加深理解有关进程控制块、进程队列等概念。
2. 体会和了解优先级调度算法和时间片轮转算法的具体实施办法。
三、实验环境
1. 一台运行Windows 7操作系统的计算机。
2. 选用以C、C++、visual c++、Java等任何一种语言。
四、实验要求
1. 在程序编制中，应有数据显示，最好采用图形界面显示。
2. 用户可以选择哪种方式进行调度，有优先级调度算法和时间片轮转法两种，但在开始调度前要创建好进程，在创建的过程中，如选择的是优先算法，则按优先级插到队列后面，若是一般的轮转法则直接插到就绪队列后面即可；完成对进程的创建后就调用相应的调度算法进行调度。
3. 实验课时：4课时。
五、实验准备知识
分别用两种调度算法对多个进程进行调度。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——就绪队列头指针
tail——就绪队列尾指针
finish——完成队列头指针
（三）程序说明
1. 在优先级调度算法中，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。
在时间片轮转法中，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. 程序的模块结构提示如下：
整个程序可由主程序和如下7个过程组成：
（1）insert1——在优先级调度算法中，将尚未完成的PCB按优先数顺序插入到就绪队列中；
（2）insert2——在时间片轮转法中，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）prt/prt1/prt2——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。
（5）create1/create2——创建新进程，并将它的PCB插入就绪队列；
（6）priority——按优先级调度算法调度进程；
（7）roundrun——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。
（四）运行和显示
程序开始运行后，首先提示：请用户选择算法，输入进程名和相应的needtime值。
每次显示结果均为如下5个字段：
name cputime needtime priority state
注：
1．在state字段中，"R"代表执行态，"W"代表就绪（等待）态，"F"代表完成态。
2．应先显示"R"态的，再显示"W"态的，再显示"F"态的。
3．在"W"态中，以优先数高低或轮转顺序排队；在"F"态中，以完成先后顺序排队。
六、程序源代码及注释
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node
{
char name[10]; /*进程标识符*/
int prio; /*进程优先数*/
int round; /*进程时间轮转时间片*/
int cputime; /*进程占用CPU时间*/
int needtime; /*进程到完成还要的时间*/
int count; /*计数器*/
char state; /*进程的状态*/
struct node *next; /*链指针*/
}PCB;
PCB *finish,*ready,*tail,*run; /*队列指针*/
int N; /*进程数*/
/*将就绪队列中的第一个进程投入运行*/
firstin()
{
run=ready; /*就绪队列头指针赋值给运行头指针*/
run->state=‘R‘; /*进程状态变为运行态*/
ready=ready->next; /*就绪对列头指针后移到下一进程*/
}
void prt1(char a)
{
if(toupper(a)==‘P‘) /*优先级调度算法*/
printf(" name cputime needtime priority state
");
else
printf(" name cputime needtime count round state
");
}
/*进程PCB输出*/
void prt2(char a,PCB *q)
{
if(toupper(a)==‘P‘) /*优先级调度算法的输出*/
printf(" %-10s%-10d%-10d%-10d %c
",q->name,
q->cputime,q->needtime,q->prio,q->state);
else/*时间片轮转算法的输出*/
printf(" %-10s%-10d%-10d%-10d%-10d %-c
",q->name,
q->cputime,q->needtime,q->count,q->round,q->state);
}
/*输出函数*/
void prt(char algo)
{
PCB *p;
prt1(algo); /*输出标题*/
if(run!=NULL) /*如果运行指针不空*/
prt2(algo,run); /*输出当前正在运行的PCB*/
p=ready; /*输出就绪队列PCB*/
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
p=finish; /*输出完成队列的PCB*/
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
getchar(); /*压任意键继续*/
}
/*优先数的插入算法*/
insert1(PCB *q)
{
PCB *p1,*s,*r;
int b;
s=q; /*待插入的PCB指针*/
p1=ready; /*就绪队列头指针*/
r=p1; /*r做p1的前驱指针*/
b=1;
while((p1!=NULL)&&b) /*根据优先数确定插入位置*/
if(p1->prio>=s->prio)
{
r=p1;
p1=p1->next;
}
else
b=0;
if(r!=p1) /*如果条件成立说明插入在r与p1之间*/
{
r->next=s;
s->next=p1;
}
else
{
s->next=p1; /*否则插入在就绪队列的头*/
ready=s;
}
}
/*轮转法插入函数*/
insert2(PCB *p2)
{
tail->next=p2; /*将新的PCB插入在当前就绪队列的尾*/
tail=p2;
p2->next=NULL;
}
/*优先数创建初始PCB信息*/
void create1(char alg)
{
PCB *p;
int i,time;
char na[10];
ready=NULL; /*就绪队列头指针*/
finish=NULL; /*完成队列头指针*/
run=NULL; /*运行队列指针*/
printf("输入进程名称和运行时间
"); /*输入进程标识和所需时间创建PCB*/
for(i=1;i<=N;i++ )
{
p=malloc(sizeof(PCB));
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
strcpy(p->name,na);
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->state=‘w‘;
p->prio=50-time;
if(ready!=NULL) /*就绪队列不空调用插入函数插入*/
insert1(p);
else
{
p->next=ready; /*创建就绪队列的第一个PCB*/
ready=p;
}
}
//clrscr();
printf(" 优先算法的输出:
");
printf("************************************************
");
prt(alg); /*输出进程PCB信息*/
run=ready; /*将就绪队列的第一个进程投入运行*/
ready=ready->next;
run->state=‘R‘;
}
/*轮转法创建进程PCB*/
void create2(char alg)
{
PCB *p;
int i,time;
char na[10];
ready=NULL;
finish=NULL;
run=NULL;
printf("输入进程的名称和运行时间:
");
for(i=1;i<=N;i++)
{
p=malloc(sizeof(PCB));
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
strcpy(p->name,na);
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->count=0; /*计数器*/
p->state=‘w‘;
p->round=2; /*时间片*/
if(ready!=NULL)
insert2(p);
else
{
p->next=ready;
ready=p;
tail=p;
}
}
//clrscr();
printf(" 简单时间片轮转输出
");
printf("************************************************
");
prt(alg); /*输出进程PCB信息*/
run=ready; /*将就绪队列的第一个进程投入运行*/
ready=ready->next;
run->state=‘R‘;
}
/*优先级调度算法*/
priority(char alg)
{
while(run!=NULL) /*当运行队列不空时，有进程正在运行*/
{
run->cputime=run->cputime+1;
run->needtime=run->needtime-1;
run->prio=run->prio-2; /*每运行一次优先数降低2个单位*/
if(run->needtime==0) /*如所需时间为0将其插入完成队列*/
{
run->next=finish;
finish=run;
run->state=‘F‘; /*置状态为完成态*/
run=NULL; /*运行队列头指针为空*/
if(ready!=NULL) /*如就绪队列不空*/
firstin(); /*将就绪队列的第一个进程投入运行*/
}
else /*没有运行完同时优先数不是最大，则将其变为就绪态插入到就绪队列*/
if((ready!=NULL)&&(run->prio<ready->prio))
{
run->state=‘W‘;
insert1(run);
firstin(); /*将就绪队列的第一个进程投入运行*/
}
prt(alg); /*输出进程PCB信息*/
}
}
/*时间片轮转法*/
roundrun(char alg)
{
while(run!=NULL)
{
run->cputime=run->cputime+1;
run->needtime=run->needtime-1;
run->count=run->count+1;
if(run->needtime==0)/*运行完将其变为完成态，插入完成队列*/
{
run->next=finish;
finish=run;
run->state=‘F‘;
run=NULL;
if(ready!=NULL)
firstin(); /*就绪队列不空，将第一个进程投入运行*/
}
else
if(run->count==run->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‘; /*将进程插入到就绪队列中等待轮转*/
insert2(run);
firstin(); /*将就绪队列的第一个进程投入运行*/
}
}
prt(alg); /*输出进程信息*/
}
}
/*主函数*/
main()
{
char flag; /*算法标记*/
printf("选择算法类型:P/R(优先算法/轮转法)
");
scanf("%c",&flag); /*输入字符确定算法*/
printf("输入进程个数:
");
scanf("%d",&N); /*输入进程数*/
if(flag==‘P‘||flag==‘p‘)
{
create1(flag); /*优先级调度算法*/
priority(flag);
}
else
if(flag==‘R‘||flag==‘r‘)
{
create2(flag); /*时间片轮转法*/
roundrun(flag);
}
}
以上是关于时间片轮转算法和优先级调度算法模拟实现的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
操作系统实验二（调度算法模拟-先进先出-时间片轮转法-优先服务调度算法）