实验三进程调度模拟程序

实验三进程调度模拟程序

网络工程专业姓名：蔡利聪学号：201306114117

一、目的和要求

1. 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。

2．实验要求

设计一个有 N个进程并发执行的进程调度模拟程序。

进程调度算法：采用最高优先级优先的调度算法（即把处理机分配给优先级最高的进程）和先来先服务（若优先级相同）算法。

(1). 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

(2). 进程的优先级及需要的运行时间可以事先人为地指定，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

(3). 每个进程的状态可以是就绪 r（ready）、运行R（Running）、或完成F（Finished）三种状态之一。

(4). 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。

(5). 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待调度。

(6). 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列中各个进程的 PCB，以便进行检查。　　

(7). 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

二、实验内容

编写并调试一个模拟的进程调度程序，采用“最高优先数优先”调度算法对N（N不小于5）个进程进行调度。

三、实验方法、步骤及结果测试

1. 源程序名：动态优先数简化.cpp，可执行程序名：动态优先数简化.exe

2. 原理分析

（1）“最高优先级优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中优先数最高的进程。动态优先数是指进程的优先数在创建进程时可以给定一个初始值，并且可以按一定规则修改优先数。例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1，并且进程等待的时间超过某一时限（2个时间片时间）时增加其优先数等。

（2）定义进程控制块的结构体和程序工作时间的结构体，pcb可以包含以下信息：进程控制块包含如下信息：进程名、优先级、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

（3）通过构造进程输入input()，进程运行结果输出output()，disp(),以及使整个程序正常运行的函数块等，通过主函数调用方法函数的想法来实现进程调度模拟。

（4）在对进程控制块的访问和调用通过链表指针的形式，在进程控制块输入后，会显示输入的内容，并把每一个作业运行的状态都能在程序中体现出来。

3. 主要程序段及其解释：

  1 #include<stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <conio.h>
  4 #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
  5 #define NULL 0
  6 struct pcb { /* 定义进程控制块PCB */
  7 char name[10];
  8 char state;
  9 int super;
 10 int ntime;
 11 int rtime;
 12 struct pcb* link;
 13 }*ready=NULL,*p;
 14 typedef struct pcb PCB;
 15  
 16 void sort() /* 建立对进程进行优先级排列函数*/
 17 {
 18     PCB *first, *second;
 19     int insert=0;
 20     if((ready==NULL)||((p->super)>(ready->super))) /*优先级最大者,插入队首*/
 21     {
 22         p->link=ready;
 23         ready=p;
 24     }
 25     else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/
 26     {
 27         first=ready;
 28         second=first->link;
 29         while(second!=NULL)
 30         {
 31             if((p->super)>(second->super)) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/
 32             { /*插入到当前进程前面*/
 33                 p->link=second;
 34                 first->link=p;
 35                 second=NULL;
 36                 insert=1;
 37             }
 38             else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/
 39             {
 40                 first=first->link;
 41                 second=second->link;
 42             }
 43         }
 44     }
 45 }
 46 void input() /* 建立进程控制块函数*/
 47 {
 48     int i,num;
 49     //clrscr(); /*清屏*/
 50     printf("\n 请输入进程个数?");//号
 51     scanf("%d",&num);
 52     for(i=0;i<num;i++)
 53     {
 54          printf("\n 进程号No.%d:\n",i);
 55          p=getpch(PCB);
 56          printf("\n 输入进程名:");
 57          scanf("%s",p->name);
 58          printf("\n 输入进程优先数:");
 59          scanf("%d",&p->super);
 60          printf("\n 输入进程运行时间:");
 61          scanf("%d",&p->ntime);
 62          printf("\n");
 63          p->rtime=0;p->state='w';
 64          p->link=NULL;
 65          sort(); /* 调用sort函数*/
 66     }
 67 }
 68 int space()
 69 {
 70      int l=0; PCB* pr=ready;
 71      while(pr!=NULL)
 72      {
 73          l++;
 74          pr=pr->link;
 75      }
 76      return(l);
 77 }
 78 void disp(PCB * pr) /*建立进程显示函数,用于显示当前进程*/
 79 {
 80      printf("\n 进程名\t状态 \t优先级 \t所需时间 \t运行时间 \n");
 81      printf("%s\t",pr->name);
 82      printf(" %c\t",pr->state);
 83      printf("  %d\t",pr->super);
 84      printf("   %d\t",pr->ntime);
 85      printf("           %d\t",pr->rtime);
 86      printf("\n");
 87 }
 88 void check() /* 建立进程查看函数 */
 89 {
 90      PCB* pr;
 91      printf("\n **** 当前正在运行的进程是:%s",p->name); /*显示当前运行进程*/
 92      disp(p);
 93      pr=ready;
 94      printf("\n ****当前就绪队列状态为:\n"); /*显示就绪队列状态*/
 95      while(pr!=NULL)
 96      {
 97          disp(pr);
 98          pr=pr->link;
 99      }
100 }
101 void destroy() /*建立进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/
102 {
103      printf("\n 进程 [%s] 已完成.\n",p->name);
104      free(p);
105 }
106 void running() /* 建立进程就绪函数(进程运行时间到,置就绪状态）*/
107 {
108     (p->rtime)++;
109     if(p->rtime==p->ntime)
110         destroy(); /* 调用destroy函数*/
111     else
112     {
113         (p->super)--;
114         p->state='w';
115         sort(); /*调用sort函数*/
116     }
117 }
118 int main() /*主函数*/
119 {
120     int len,h=0;
121     char ch;
122     input();
123     len=space();
124     while((len!=0)&&(ready!=NULL))
125     {
126          ch=getchar();
127          h++;
128          printf("\n The execute number:%d \n",h);
129          p=ready;
130          ready=p->link;
131          p->link=NULL;
132          p->state='R';
133          check();
134          running();
135          printf("\n 按任一键继续......");
136          ch=getchar();
137     }
138     printf("\n\n 进程已经完成.\n");
139     ch=getchar();
140 }

4. 运行结果

以上图所示，当输入3个进程控制块的的信息后，进程执行结果符合根据计算的结果，表明此程序达到预期效果。

四、实验总结

(1)本次实验是对作业调度程序的补充，本次实验需要对每个进程的执行过程的先后顺序的结果进行显示，所以需要考虑每个进程的优先级，即要先进行排序，然后才能执行进程的调度。

(2)通过本次实验，我觉得关于数据结构的算法和语法的基础知识很重要，特别是编写C语言程序时，涉及到一些复杂的程序，都会用到这些知识，由于数据结构基础知识学得不扎实，所以写代码遇到很多困难。虽然会定义结构体比较熟练，但是对于在程序中调用结构体就不太理解，导致多次出错，并通过查阅相关资料，然后不断修改，才把相关的实验基础要求完成。另外，写程序需要很好的思维习惯，并且要善于转化计算机操作与实际情况，才能把代码理解透，往后需要多多练习，形成自己的编程习惯和思维习惯。

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