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.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< p=p->next; } p=finish; while(p! =NULL) { cout< p=p->next; } p=run; while(p! =NULL) { cout< p=p->next; } } //轮转法输出队列 voidOutput2() { PCB*p; p=ready; while(p! =NULL) { cout< p=p->next; } p=finish; while(p! =NULL) { cout< p=p->next; } p=run; while(p! =NULL) { cout< 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.
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