作业调度.docx

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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

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。

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、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：

五、实验方法、步骤及结果测试

1、本程序是采用先来先服务（FCFS），最短作业优先（SJF）、响应比高者优先（HRN）的调度算法。

对这个程序是采用排序算法，把到达的队列就行先后排序，然后就对其他程序进行不同的算法分析。

2、主要的程序段

intmain（）/*主函数*/

{

intlen;

charch;

JCB*pr;

input（）;//

T=wait->arrivetime;

check（）;

len=space（）;

while（（len!

=0）&&（ready!

=NULL））

{

system（"pause"）;

if（ready!

=NULL）

{

printf（"\n就绪队列如下:

"）;

pr=ready;

while（pr!

=NULL）

{

if（k==3）

disp_hrn（pr）;

else

disp（pr）;

pr=pr->link;

}

}

else

printf（"就绪队列为空!

"）;

if（wait!

=NULL）

{

printf（"\n后备队列如下:

"）;

pr=wait;

while（pr!

=NULL）

{

disp（pr）;

pr=pr->link;

}

}

else

printf（"后备队列为空!

\n"）;

p=ready;

ready=p->link;

p->link=NULL;

running（）;

check（）;

len=space（）;

}

printf（"\n该作业组的平均周转时间:

%4.2f\n",TiSum/num）;

printf（"该作业组的带权平均周转时间:

%4.2f\n",WiSum/num）;

ch=getchar（）;

}

这段代码是主程序，首先定义len为space函数赋予他的值，表示就绪队列的个数，然后定义一个结构体pr，进入input函数，这个函数主要是输入数据，分别是作业数量，还有作业名，提交时间还有运行时间，然后把后备队列第一个到达时间赋予T作为系统运行时间，然后进入check函数，这个函数是关于三种队列的选择，根据你选择的不同算法进行不同计算，然后再进入space函数，计算出就绪队列的个数，就如主函数while循环，检查时候就绪队列个数是否空和就绪队列的值相与不为空，进入，然后通过这个循环每次求打印后台的就绪队列和后背队列直到这个程序结束，最后是打印平均周转时间还有带权的周转时间。

voidsort（）/*按提交时间排序*/

{

JCB*first,*second;

intins=0;

if（（wait==NULL）||（p->arrivetimearrivetime））

{

p->link=wait;

wait=p;

}

else

{

first=wait;

second=first->link;

while（second!

=NULL）

{

if（p->arrivetimearrivetime）

{

p->link=second;

second=NULL;

first->link=p;

ins=1;

}

else

{

first=first->link;

second=second->link;

}

}

if（ins==0）

first->link=p;

}

}

这部分程序是后备队列根据时间到达的先后顺序进行排序，首先建立两个结构体first和second，定义一个可变的ins，初值赋予0，然后判断，当后备队列为空，或者当前输入的p值比后备队列第一个到达时间少时就会把两者调换，如果比他小的时候，就把第一个后备队列的值交给first结构体，他的下一个值给second，判断第二个节点是否空，若不是与我们输入的p节点进行对比，如果比他小，交换，反之这两个节点向后移，如此反复，把剩下的节点进行排序

voidcheck（）/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/

{

JCB*first,*second,*fir,*p;

intins=0;

if（wait!

=NULL）

{

if（（ready==NULL）&&（Tarrivetime））/*作业提交时间最短的,插入队首*/

T=wait->arrivetime;

}

first=wait;

while（first&&（T>=first->arrivetime））

{

p=first;

first=first->link;

p->link=NULL;

if（ready==NULL）

ready=p;

else

{

fir=ready;

while（fir->link!

=NULL）

fir=fir->link;

fir->link=p;

}

}

wait=first;//调整就绪队列与后备队列

首先分析这一段代码，这是先来先服务调度算法，首先与后背队列使用相同的方法进行，首先判断后备队列是否为空，不为空时，则判断就绪队列是否为空和当前系统时间是否小于后背队列时间相与，若是真时，把后备队列到达时间赋给当前时间，然后把后备队列的第一个值交个first结构体，当结构体first有值，且与上当前时间比第一个节点的达到时间大时，把first结构体的值给p节点，first的下一个节点给first，把p节点的下一值滞空，独立出来，当就绪队列中为空的时候p直接从后备队列进入就绪队列，如果就绪不为空队列时，就将就绪队列交给fir结构体，直接下一个到达就绪队列的节点接到fir节点后面，形成一条链表，再把first的节点给回后备队列，现在的first已经变成第一个进入就绪队列的下一个节点，如此继续循环，得到第一个先来先服务队列

switch（k）

{

case1:

break;//先来先服务调度算法

case2:

//短作业优先调度算法

fir=ready;

ready=NULL;

while（fir!

=NULL）

{

p=fir;

fir=fir->link;

p->link=NULL;

if（（ready==NULL）||（p->needtimeneedtime））

{

p->link=ready;

ready=p;

}

else

{

first=ready;

second=first->link;

while（second!

=NULL）

{

if（p->needtimeneedtime）

{

p->link=second;

second=NULL;

first->link=p;

ins=1;

}

else

{

first=first->link;

second=second->link;

}

}

if（ins==0）

first->link=p;

}

}

break;

这部分程序是短作业调度算法，这个根据上面的先来先调度作业进入就绪队列后，把就绪队列的值赋给一个fir结构体，然后判断就绪队列是否为空，若不为时，把fir结构体交个p结构体，fir下一个节点变为fir，滞空p的下一个节点，单独提取一个节点出来，然后判断就绪队列是否为空，或者当前第一个节点的p是不是比现在就绪队列的节点需求时间要小，如果小的话，就把就绪队列的值和第一个值交换，如果没有满足上面的或者条件，就把就绪队列的值交给first队列，first下一个节点交个second，继而判断second是否为空，如果不为空，就进入判断下一个节点和第二个节点对比谁的需求时间短，短的就排序再前面，若不是，就直接first和second下一个节点向后移，剩下节点一个个按顺序加进first链表中去，这就是短作业调度

case3:

//高响应比优先调度算法

fir=ready;

ready=NULL;

while（fir!

=NULL）

{

p=fir;

fir=fir->link;

p->link=NULL;

if（（ready==NULL）||（（1+（（T-p->arrivetime）/p->needtime））

>（1+（（T-ready->arrivetime）/ready->needtime））））

{

p->link=ready;

ready=p;

}

else

{

first=ready;

second=first->link;

while（second!

=NULL）

{

if（（1+（（T-p->arrivetime）/p->needtime））

>（1+（（T-second->arrivetime）/second->needtime）））

{

p->link=second;

second=NULL;

first->link=p;

ins=1;

}

else

{

first=first->link;

second=second->link;

}

}

if（ins==0）

first->link=p;

}

}

break;

}

}

这部分程序是高响应比的程序，把就绪队列交给fir，和刚刚短作业调度一样，提取第一个节点进入fir，然后，判断就绪队列是否为空或者p的响应比，是不是比就绪队列的响应比大，如果是的话，把就绪队列节点提前，不是的话，就绪队列第一个值交给first，他的下一个值交个second，当second不为0时，继续对比下一个节点和second对比响应比是否下一个响应比比second响应比大，如果是的话，放在第二个之前，当if条件不满足的时候，就会把first的下一个节点等于first，second下一个节点交给second，然后把p节点加入到first后，当不满足fir==null，就继续进入这个循环，直到就绪队列没了，才结束这个程序，这就是高响应比的程序过程。

voidrunning（）/*运行作业组*/

{

printf（"作业%s的开始运行时刻:

%4.2f\n",p->name,T）;

Tc=T+p->needtime;

T=Tc;

Ti=Tc-p->arrivetime;

Wi=Ti/（p->needtime）;

printf（"完成时刻:

%4.2f\n",Tc）;

printf（"周转时间:

%4.2f\n",Ti）;

printf（"带权周转时间:

%4.2f\n",Wi）;

TiSum+=Ti;

WiSum+=Wi;

destroy（）;

}

这段程序是作业时间的累加过程，Tc=T+p->needtime;就是累加系统时间，Ti=Tc-p->arrivetime;，求出作业等待时间，TiSum+=Ti;WiSum+=Wi;这两个程序是周转时间累加，还有把带权时间累加起来，方便最后求作业组的平均周转时间，作业组的带权平均周转时间

结果:

1、先来先服务：

2、短作业调度：

3、响应比优先调度：

源码：

#include"stdio.h"

#include

#definegetjch（type）（type*）malloc（sizeof（type））//申请空间

structjcb{/*定义作业控制块PCB*/

charname[10];//作业名

floatneedtime;/*运行时间*/

floatarrivetime;/*提交时刻*/

structjcb*link;

}*ready=NULL,*wait=NULL,*p;//就绪队列和后备队列，定义指针变量

typedefstructjcbJCB;

floatTc,Ti,Wi,T=0;/*完成时刻,周转时间,带权周转时间,时间量*/

floatTiSum=0,WiSum=0;/*平均周转时间,带权平均

周转时间*/

intk,num;//算法调度和作业数

floatr;/*响应比*/

voidinput（）;/*输入作业信息*/

intspace（）;/*返回就绪队列中作业的数目*/

voidsort（）;/*按提交时间排序*/

voiddisp（JCB*pr）;/*显示相应的作业*/

voiddisp_hrn（JCB*pr）;/*显示高响应比作业*/

voidrunning（）;/*运行作业组*/

voiddestroy（）;/*撤销作业*/

voidcheck（）;/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/

voidinput（）/*建立作业控制块函数*/

{

inti;

printf（"\n输入作业数量:

"）;

scanf（"%d",&num）;

for（i=0;i

{

printf（"\n作业号[%d]:

\n",i）;

p=getjch（JCB）;

printf（"输入作业名:

"）;

scanf（"%s",p->name）;

printf（"输入提交时间:

"）;

scanf（"%f",&p->arrivetime）;

printf（"输入运行时间:

"）;

scanf（"%f",&p->needtime）;

printf（"\n"）;

p->link=NULL;

sort（）;

}

printf（"调度算法\n"）;

printf（"1.先来先服务;2.最短作业优先;3.响应比高者优先.\n"）;

printf（"请选择调度算法:

"）;

scanf（"%d",&k）;

getchar（）;

}

intspace（）/*返回就绪队列中作业的数目*/

{

intl=0;

JCB*pr=ready;

while（pr!

=NULL）

{

l++;

pr=pr->link;

}

return（l）;

}

voiddisp（JCB*pr）/*建立作业显示函数,用于显示当前作业*/

{

printf（"\n%10s\t%10s\t%10s\n","作业名","运行时间","提交时刻"）;

printf（"%10s\t%10.2f\t%10.2f",pr->name,pr->needtime,pr->arrivetime）;

printf（"\n"）;

}

voiddisp_hrn（JCB*pr）/*建立作业显示函数,用于显示当前具有高响应比的作业*/

{

printf（"\n%10s\t%10s\t%10s\t%10s\n","作业名","运行时间","提交时刻","响应比"）;

printf（"%10s\t%10.2f\t%10.2f\t%10.2f",pr->name,pr->needtime,

pr->arrivetime,（1+（T-pr->arrivetime）/pr->needtime））;

printf（"\n"）;

}

voiddestroy（）/*建立作业撤消函数（作业运行结束,撤消作业）*/

{

free（p）;

}

voidsort（）/*按提交时间排序*/

{

JCB*first,*second;

intins=0;

if（（wait==NULL）||（p->arrivetimearrivetime））

{

p->link=wait;

wait=p;

}

else

{

first=wait;

second=first->link;

while（second!

=NULL）

{

if（p->arrivetimearrivetime）

{

p->link=second;

second=NULL;

first->link=p;

ins=1;

}

else

{

first=first->link;

second=second->link;

}

}

if（ins==0）

first->link=p;

}

}

voidrunning（）/*运行作业组*/

{

printf（"作业%s的开始运行时刻:

%4.2f\n",p->name,T）;

Tc=T+p->needtime;

T=Tc;

Ti=Tc-p->arrivetime;

Wi=Ti/（p->needtime）;

printf（"完成时刻:

%4.2f\n",Tc）;

printf（"周转时间:

%4.2f\n",Ti）;

printf（"带权周转时间:

%4.2f\n",Wi）;

TiSum+=Ti;

WiSum+=Wi;

destroy（）;

}

voidcheck（）/*调度作业并选择算法排序就绪队列*/

{

JCB*first,*second,*fir,*p;

intins=0;

if（wait!

=NULL）

{

if（（ready==NULL）&&（Tarrivetime））/*作业提交时间最短的,插入队首*/

T=wait->arrivetime;

}

first=wait;

while（first&&（T>=first->arrivetime））

{

p=first;

first=first->link;

p->link=NULL;

if（ready==NULL）

ready=p;

else

{

fir=ready;

while（fir->link!

=NULL）

fir=fir->link;

fir->link=p;

}

}

wait=first;//调整就绪队列与后备队列

switch（k）

{

case1:

break;//先来先服务调度算法

case2:

//短作业优先调度算法

fir=ready;

ready=NULL;

while（fir!

=NULL）

{

p=fir;

fir=fir->link;

p->link=NULL;

if（（ready==NULL）||（p->needtimeneedtime））

{

p->link=ready;

ready=p;

}

else

{

first=ready;

second=first->link;

while（second!

=NULL）

{

if（p->needtimeneedtime）

{

p->link=second;

second=NULL;

first->link=p;

ins=1;

}