操作系统——作业调度
实验二作业调度模拟程序
一、目的和要求
1. 实验目的
（1）加深对作业调度算法的理解；
（2）进行程序设计的训练。
2．实验要求
用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。
单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所运行的时间等因素。
作业调度算法：
1) 采用先来先服务（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
每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含以下信息：作业名、提交（到达）时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。
作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。
一、 模拟数据的生成
1．允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。
2. 允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。
3.（**）从文件中读入以上数据。
4.（**）也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间（0-30）和所需运行时间（1-8）。
二、 模拟程序的功能
1．按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，执行FCFS, SJF和HRRN调度算法，程序计算各作业的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。
2. 动态演示每调度一次，更新现在系统时刻，处于运行状态和等待各作业的相应信息（作业名、到达时间、所需的运行时间等）对于HRRN算法，能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。
3.（**）允许用户在模拟过程中提交新作业。
4.（**）编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。
三、 模拟数据结果分析
1．对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。
2.（**）用曲线图或柱形图表示出以上数据，分析算法的优点和缺点。
四、 实验准备
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序号 |
准备内容 |
完成情况 |
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1 |
什么是作业？ |
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2 |
一个作业具备什么信息？ |
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3 |
为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
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5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
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6 |
模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？ |
五、 其他要求
1．完成报告书，内容完整，规格规范。
2．实验须检查，回答实验相关问题。
注：带**号的条目表示选做内容。
二、实验内容
根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。
三、实验环境
可以采用TC，也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB，VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。
四、实验原理及核心算法参考程序段
单道FCFS算法：
源代码：
#include<stdio.h> void SJF(int(*compare)(int a,int b)); typedef struct job{ char name[10]; char status; //状态 int arrtime; //到达时间 int reqtime; //作业所需时间 int startime; //开始时间 int fintime; //结束时间 float TAtime,TAWtime; //周转时间，带权周转时间 float prio; //响应比 }JOB; int n,N; JOB job[100]; int systime=0; //菜单 void menu() { printf("\n\n |*************** 作业调度 *************|\n"); printf(" |======================================|\n"); printf(" | 1.读取作业 |\n"); printf(" | 2.伪随机数产生器 |\n"); printf(" | 3.作业调度 |\n"); printf(" | 0.退出 |\n"); printf(" |======================================|\n"); } //读取TXT文档 int ReadFile() { int m=0; int i=1; FILE *fp; //定义文件指针 fp=fopen("作业.txt","r"); //打开文件 if(fp==NULL) { printf("File open error !\n"); exit(0); } printf("\n 作业名称 到达时间 运行所需要时间\n"); while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%d%d",&job[i].name,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函数将数据读入 printf(" %s\t\t%d\t\t%d\n",job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime); i++; }; n=i; if(fclose(fp)) //关闭文件 { printf("Can not close the file !\n"); exit(0); } m=i-1; return m; } //计算完成时间，周转时间，带权周转时间 void math_TA_TAW() { float sumTA=0,sumTAW=0; int a=1; while(a<n) { if(a==1) { job[a].startime=job[a].arrtime; } else { if(job[a-1].fintime>=job[a].arrtime) job[a].startime=job[a-1].fintime; else job[a].startime=job[a].arrtime; } job[a].fintime=job[a].startime+job[a].reqtime; job[a].TAtime=job[a].fintime-job[a].arrtime; job[a].TAWtime=job[a].TAtime/job[a].reqtime; sumTA+=job[a].TAtime; sumTAW+=job[a].TAWtime; a++; } } //输出 void Print() { int i; n=n+N; printf("\n 作业顺序 作业名称 到达时间 运行时间 完成时间 周转时间 带权周转时间\n"); for(i=1;i<n;i++) printf(" N %d\t\t%s\t %d\t %d\t\t%d\t %.2f\t %.2f\n",i,job[i].name,job[i].arrtime,job[i].reqtime,job[i].fintime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); printf("\n\t\t\t\t\t\t现在系统时间: %d\n",systime); } //伪随机数产生器 int Pseudo_random_number() { int i,r,a; 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 printf(" 请输入随机数: "); scanf("%d",&a); r=rand()%a+5; printf("\n 伪随机列表:\n\n"); for(i=1; i<=r; i++) { //作业到达时间 job[i].arrtime=rand()%29+1; //作业运行时间 job[i].reqtime=rand()%8+1; } math_TA_TAW(); Print(); return n; } //交换artime void SwapTime(int *x,int *y) { int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp; } //交换名字 void SwapName(char x[],char y[]) { char temp[8]; strcpy(temp,x); strcpy(x,y); strcpy(y,temp); } //升序排序 int Descend(int a,int b) { return a<b; } //先到先服务算法 void FCFS(int(*compare)(int a,int b)) { int i,j,k,s; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) { if((*compare)(job[j].arrtime,job[k].arrtime)) k=j; } if(k!=i) { SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime); SwapName(job[k].name,job[i].name); SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime); } } math_TA_TAW(); printf("\n\n FCFS作业调度表:\n"); Print(job); printf("\n\t0.返回主菜单 1.FCFS算法 2.SJF算法\n"); printf("\t选择: "); scanf("%d",&s); printf("\n"); if(s==0) main(); else if(s==1) FCFS(Descend); else if(s==2) SJF(Descend); } //短作业优先算法 void SJF(int(*compare)(int a,int b)) { int i,j,k,s,a=1; for(i=0;i<n-1;i++) { k=i; for(j=i+1;j<n;j++) { if((*compare)(job[j].reqtime,job[k].reqtime)) k=j; } if(k!=i) { SwapTime(&job[k].arrtime,&job[i].arrtime); SwapName(job[k].name,job[i].name); SwapTime(&job[k].reqtime,&job[i].reqtime); } } math_TA_TAW(); printf("\n\n SJF算法作业调度表:\n"); Print(job); printf("\n\t0.返回主菜单 1.FCFS算法 2.SJF算法\n"); printf("\t选择: "); scanf("%d",&s); printf("\n"); if(s==0) main(); else if(s==1) FCFS(Descend); else if(s==2) SJF(Descend); } main() { while(1) { int m,r; menu(); printf(" 请选择模块(0~3): "); scanf("%d",&m); printf("\n"); switch(m) { case 1:ReadFile();break; case 2:Pseudo_random_number();break; case 3:printf("\t1.FCFS算法 2.SJF算法\n\n"); printf("\t选择: "); scanf("%d",&r); switch(r) { case 1:FCFS(Descend);break; case 2:SJF(Descend);break; } case 0:exit(0);break; } } }
运行结果：
（1）从txt文件中读取数据
（2）伪随机数产生
（3）FCFS算法（作业调度）
（4）SJF算法（作业调度）
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