模拟一种处理机调度算法讲解.docx
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模拟一种处理机调度算法讲解
课程设计报告
设计名称:
模拟实现一种处理机调度算法
学生姓名:
xxx
专业:
计算机科学与技术
班别:
xxxxxxxx
学号:
xxxxxx
指导老师:
xxxxx
日期:
2014年6月20日
初始条件:
1.预备内容:
阅读操作系统的处理机管理章节内容,对进程调度的功能以及进程调度算法有深入的理解。
2.实践准备:
掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:
(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)
1.模拟进程调度,能够处理以下的情形:
⑴能够选择不同的调度算法(要求中给出的调度算法);
⑵能够输入进程的基本信息,如进程名、优先级、到达时间和运行时间等;
⑶根据选择的调度算法显示进程调度队列;
⑷根据选择的调度算法计算平均周转时间和平均带权周转时间。
2.设计报告内容应说明:
⑴需求分析;
⑵功能设计(数据结构及模块说明);
⑶开发平台及源程序的主要部分;
⑷测试用例,运行结果与运行情况分析;
⑸自我评价与总结:
)你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色;
)什么地方做得不太好,以后如何改正;
)从本设计得到的收获(在编写,调试,执行过程中的经验和教训);
)完成本题是否有其他方法(如果有,简要说明该方法);
进程调度模拟设计——先来先服务、优先级法
1、背景:
当计算机系统是多道程序设计系统时,通常会有多个进程或线程同时竞争CPU。
只要有两个或更多的进程处于就绪状态,这种情形就会发生。
如果只有一个CPU可用,那么就必须选择下一个要运行的进程。
在操作系统中,完成选择工作的这一部分称为调度程序,该程序使用的算法成为调度算法。
进程调度的核心问题是采用什么样的算法把处理机分配给进程,好的算法将提高资源利用率,减少处理机的空闲时间,避免有些作业长期得不到相应的情况发生等,从而设计出受欢迎的操作系统。
较常见的几种进程调度算法有:
先来先服务调度算法;短作业优先调度算法;时间片轮转调度算法;优先级调度算法;高响应比优先算法和多级反馈队列调度算法等。
2.1设计目的
无论是在批处理系统还是分时系统中,用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。
另外,系统进程也同样需要使用处理机。
这就要求进程调度程序按一定的策略,动态地把处理机分配给处于就绪队列中的某一个进程,以使之执行。
本次课程设计的主要任务是用高级语言模拟进程调度的算法,包括先来先服务和优先级法。
通过输入进程的信息,模拟某种调度算法,得到进程调度的顺序,从而进一步分析进程的调度过程,并通过分析程序的运行,探讨各种调度算法的优劣。
2.2设计内容及要求
1)充分体现设计、实现过程;
2)报告包括算法流程描述、数据结构代码描述、算法实现代码描述、模拟执
行过程截图;
3)单人完成课程设计,每人一份报告;
4)报告双面打印;
2.3算法与设计的思想
2.3.1算法思想:
·一个进程的生命期可以划分为一组状态,这些状态刻画了整个进程。
系统根据PCB结构中的状态值控制过程。
在进程的生命期内,一个进程至少具有5种基本状态,它们是:
初始态、执行状态、等待状态、就绪状态和终止状态。
通过系统设计,实现进程相关数据结构的创建和查看功能;实现多种进程调度算法:
先来先服务算法、优先级调度算法、时间片轮转法等;实现对执行进程的阻塞,对等待进程的唤醒等功能。
进程的转换过程如上
·进程的先来先服务调度算法:
首先定义进程结构体,用于记录进程的基本信息,包括进程名,优先级,进程到达时间,进程运行时间,然后将用户输入的进程信息保存到定义的结构数组中,并按进程到达的先后时间对数组进行排序,并记录它们的周转时间、带权周转时间、平均周转时间及平均带权周转时间。
·进程的优先级调度算法:
同样先定义进程结构替,记录进程信息,将用户输入的进程信息保存在结构体数组中。
遍历数组,找出最先到达的进程,若有多个,则取优先级最高的一个,与数组中的第一个位置的进程互换位置,记录此进程执行完的时间,然后从第二个位置开始遍历数组,找到在第一个进程执行结束前到达的进程,若没有,则找到余下进程中到达时间最早的进程,找到优先级最高的一个,若并与数组的第二个位置的进程互换位置。
按同样的方法为余下的进程排序。
同样记录它们的周转时间,带权周转时间,并算出平均周转时间和平均带权周转时间。
2.3.2设计思想:
a)每个进程有一个进程控制块(PCB)表示。
进程控制块可以包含如下信息:
进程名、优先级数、到达时间、需要运行时间等等。
b)进程的信息,包括到达时间,优先数及需要的运行时间等都是事先人为地指定。
c)每个进程的状态可以是就绪W(Wait)、运行R(Run)、或完成F(Finish)三种状态之一。
2、功能设计(数据结构及模块说明);
3.1系统流程如下:
3.2数据结构及模块说明:
(1)输入模块
能够满足输入进程基本信息的功能,尽可能提供友好的交互界面。
给用户很好的提示,使用户能够方便的操作。
(2)算法模块
先来先服务算法:
可以根据进程到达的先后顺序来确定进程的运行顺序,并算出进程的周转时间,平均周转时间等。
优先级法:
根据进程的优先级和进程到达的时间来确定进程的调度顺序,并算出周转时间,带权周转时间等。
(3)输出模块
根据算法得到的进程调度顺序以及算出的其他参数,将其输出。
3、开发平台及源程序的主要部分;
4.1软硬件环境
●硬件设备:
PC机
●软件设备:
WINDOWSXP、MicrosoftVisualC++6.0
4.2源代码主要部分:
(1)信息输入函数:
voidgetInput(char*pname,int*priority,char*begintime,float*runtime)
{
printf("请输入进程名:
");
scanf("%s",pname);
printf("请输入优先级");
scanf("%d",priority);
printf("请输入到达时间:
");
scanf("%s",begintime);
printf("请输入¨运行时间(min):
");
scanf("%f",runtime);
}
(2)先来先服务的算法:
voidfcfs(structprocess*pro,intn)
{
inti,j;
structprocessp;
for(i=0;i { for(j=0;j { if(! timecompare(pro[j],pro[j+1])) { p=pro[j+1]; pro[j+1]=pro[j]; pro[j]=p; } } } } (3)优先级法的算法: voidprior(structprocess*pro,intn) { inti,j,pt,t,bt,m; bt=0; inta[MAXPROCESS]; structprocessp; floatcurtime=1500; for(i=0;i { if(curtime>pro[i].btime) { curtime=pro[i].btime; } } for(i=0;i { t=0; pt=0; for(j=i;j { if(pro[j].btime<=curtime) { a[t++]=j; } } if(t==0) { curtime=1500; for(j=i;j { if(curtime>pro[j].btime) { curtime=pro[j].btime; } } for(j=i;j { if(pro[j].btime<=curtime) { a[t++]=j; } } } for(j=0;j { bt=a[j]; if(pro[bt].priority>pt) { pt=pro[bt].priority; m=bt; } } if(m! =i) { p=pro[m]; pro[m]=pro[i]; pro[i]=p; } curtime=curtime+pro[i].runtime; } } 4、测试用例,运行结果与运行情况分析; 5.1测试用例: ①进程个数为4 ②进程名唯一 ③预计运行结果: 先来先服务: cadb 优先级法: cabd 进程名 进程到达时间 运行时间 优先级 a 2: 12 34 2 b 3: 10 31 3 c 1: 15 21 1 d 2: 13 11 2 5.2运行结果:
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