实验三进程调度模拟程序2.0

Posted 2020-08-01

实验三进程调度模拟程序2.0

一、实验目的

用高级语言完成一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。

二、实验内容和要求

设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。

1.模拟进程数据的生成

允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。

允许用户选择输入每个进程的到达时间，所需运行时间，进程的运行时间以时间片为单位。

2. 模拟调度程序的功能

2.1 按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，能分别执行以下调度算法。

FCFS

SJ

HRRN

RR

2.2 显示每种算法下各进程的调度执行顺序。

2.3计算各进程的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。

2.4模拟数据结果分析：对同一组模拟数据，比较各算法的平均周转时间，周转系数。

三、实验方法、步骤及结果测试

1)  先来先服务（FCFS）调度算法，即按作业到达的先后次序进行调度。总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。

2)  短作业优先 (SJF) 调度算法，优先调度要求运行时间最短的作业。

3)  响应比高者优先(HRRN)调度算法，为每个作业设置一个优先权(响应比)，调度之前先计算各作业的优先权，优先数高者优先调度。RP (响应比)＝ 作业周转时间 / 作业运行时间=1+作业等待时间/作业运行时间。

4)  时间片轮转（RR）调度算法：调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片，就绪队列中的每个进程轮流地运行一个时间片。当这个时间片结束时，强迫一个进程让出处理器，让它排列到就绪队列的尾部，等候下一轮调度。

 

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<windows.h>

struct job
{
    char name[10];  //程序名
    char status;
    int id;
    int arrT;        //到达时间
    int runT;        //运行时间
    int starT;        //开始时间
    int finishT;    //结束时间
    int best;       //优先级
    float TAtime,TAWtime;
    float rp;       //响应比
}job[24];
int Pseudo_random_number()
{
    int i,n;
    srand((unsigned)time(0));  
    //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
    //输入作业数
    n=rand()%23+5;
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        job[i].id=i+1;
        //作业到达时间
        job[i].arrT=rand()%29+1;
        //作业运行时间
        job[i].runT=rand()%7+1;
    }
    printf("\\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\\n");
    for(i=0; i<n; i++)
    {
        printf("\\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrT,job[i].runT);
    }
    return n;

}

void sort(struct job temp[24],int num)
{
    int i;
    int j;
    struct job k;
    for(i=0;i<num-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<num;j++)
        {
            if(temp[j].arrT<temp[i].arrT)
            {
                k = temp[j];
                temp[j] = temp[i];
                temp[i] = k;
            }
        }
    }
}

void FCFS(struct job temp[24],int num)
{
    int i=0;
    float sumTAtime=0;
    float aveTAtime=0;
    printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬先来先服务算法FCFS┬┬┬┬┬┬┬┬┬\\n");
    sort(temp,num);
    temp[i].starT = temp[i].arrT;
    temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
    temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
    sumTAtime+=temp[i].TAtime;
    aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    for(i=1;i<num;i++)
    {
        temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
        temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
        temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
        temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
        sumTAtime+=temp[i].TAtime;
        aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    }

    printf("作业名  到达时间  CPU所需时间  开始时间  结束时间  周转时间\\n");
    for(i=0;i<num;i++)    
    {
        printf("%s\\t  %d\\t     %d\\t         %d\\t   %d\\t   %f\\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
            temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
    }
    printf("平均周转时间=%f\\n",sumTAtime/num);
    printf("平均带权周转时间=%f\\n",aveTAtime/num);

}

void SJF(struct job temp[24],int num)
{
   
    int i=0;
    int j;
    struct job k;
    float sumTAtime=0;
    float aveTAtime=0;
 printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬最短作业优先算法SJF┬┬┬┬┬┬┬┬┬\\n");
    sort(temp,num); 
    temp[i].starT = temp[i].arrT;
    temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
    temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
    sumTAtime+=temp[i].TAtime;
    aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    for(i=1;i<num-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<num;j++)
        {
            if(temp[j].runT<temp[i].runT)
            {
                k=temp[j];
                temp[j]=temp[i];
                temp[i]=k;
            }
        }
    }
    for(i=1;i<num;i++)
    {
        temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
        temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
        temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
        sumTAtime+=temp[i].TAtime;
        aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    }

    printf("作业名  到达时间  CPU所需时间  开始时间  结束时间  周转时间\\n");
    for(i=0;i<num;i++)    
    {
        printf("  %s\\t  %d\\t     %d\\t         %d\\t   %d\\t   %f\\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
            temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
    }
    printf("平均周转时间=%f\\n",sumTAtime/num);
    printf("平均带权周转时间=%f\\n",aveTAtime/num);

}

void HRRN(struct job temp[24],int num)
{
    int i=0;
    int j;
    struct job k;
              float sumTAtime=0;
    float aveTAtime=0;
    printf("┬┬┬┬┬┬┬┬┬最短作业优先算法HRRF┬┬┬┬┬┬┬┬┬\\n");
    sort(temp,num);
    
    temp[i].starT = temp[i].arrT;
    temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
    temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
    sumTAtime+=temp[i].TAtime;
    aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    for(i=1;i<num;i++)
    {
        temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
        temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
        temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
        temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
        sumTAtime+=temp[i].TAtime;
        aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    }
    for(i=1;i<num-1;i++)
    {
        for(j=i+1;j<num;j++)
        {
            if(temp[j].rp<temp[i].rp)
            {
                k=temp[j];
                temp[j]=temp[i];
                temp[i]=k;
            }
        }
    }
    for(i=1;i<num;i++)
    {
        temp[i].starT = temp[i-1].finishT;
        temp[i].finishT = temp[i].starT + temp[i].runT;
        temp[i].TAtime = temp[i].finishT - temp[i].arrT;
        temp[i].rp=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
        sumTAtime+=temp[i].TAtime;
        aveTAtime+=temp[i].TAtime/temp[i].runT;
    }

    printf("作业名  到达时间  CPU所需时间  开始时间  结束时间  周转时间\\n");
    for(i=0;i<num;i++)    
    {
        printf("  %s\\t  %d\\t     %d\\t         %d\\t   %d\\t   %f\\n",temp[i].name,temp[i].arrT,
            temp[i].runT,temp[i].starT,temp[i].finishT,temp[i].TAtime);
    }
    printf("平均周转时间=%f\\n",sumTAtime/num);
    printf("平均带权周转时间=%f\\n",aveTAtime/num);
}

int main()
{
    int x;
    int num;
    int i;
    printf("┏----------------------┓\\n");
    printf("┣1.随机数产生数据------┫\\n");
    printf("┣2.自己输入模拟数据----┫\\n");
    printf("┗----------------------┛\\n");
    printf("请选择菜单项：");
    scanf("%d",&x);
    if(x==1)
    {
        num=Pseudo_random_number();
    }
    else if(x==2)
    {
        printf("程序个数：");
        scanf("%d",&num);
        printf("\\n");
        for(i = 0;i<num;i++)
        {
            printf("第%d个程序：\\n",i+1);
            printf("输入程序名：");
            scanf("%s",&job[i].name);
            printf("到达时间：");
            scanf("%d",&job[i].arrT);
            printf("运行时间：");
            scanf("%d",&job[i].runT);
            printf("优先级：");
            scanf("%d",&job[i].best);
            printf("\\n");
        }
        printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\\n");
        printf("id\\t到达时间\\t运行时间\\t优先级\\n");
        for(i=0;i<num;i++)    
        {
            printf("%s\\t%d\\t\\t%d\\t\\t%d\\n",job[i].name,job[i].arrT,job[i].runT,job[i].best);
        }

    }
    while(1)
    {
        printf("\\n");
        printf("┏-----------------------------┓\\n");
        printf("┣0.退出算法调度---------------┫\\n");
        printf("┣1.FCFS算法调度---------------┫\\n");
        printf("┣2.SJF算法调度----------------┫\\n");
        printf("┣3.HRRF算法调度---------------┫\\n");

        printf("┣4.RR算法调度---------------┫\\n");

        printf("┗-----------------------------┛\\n");
        printf("请输入菜单项：");
        scanf("%d",&x);
        if(x==1)
        {
            FCFS(job,num);
        }
        else if(x==2)
        {
            SJF(job,num);
        }
        else if(x==3)
        {
            HRRN(job,num);
        }
        else if(x==0)
        {
            exit(0);
        }

        return 0;

    }

}

 

 

 

测试结果：

 

 

 

 

 

 

 

 

四、实验总结

1. 在操作系统中，系统调度是很重要的，学好进程调度对我们以后的学习有很大的帮助。
2. 在各种调度算法之中，FCFS是最简单的调度算法，但它只考虑作业等候时间忽略作业计算时间，有利于长作业而不利于短作业。
3. FJS短作业优先算法对FCFS算法进行了改进，改善平均周转时间以及平均带权周转时间，但是它对长作业非常不利，有可能长时间得不到执行。

HRRF算法是介于FJF和FCFS算法之间的折中算法，既考虑左作业的运行时间，既照顾短作业又不使长作业的等待时间过长，它的缺点是每次计算作业的响应比有一定的时间开销，时间上比SJF差些。