操作系統(tǒng)-進(jìn)程調(diào)度模擬算法(附源碼)（完整版）

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1、 進(jìn)程調(diào)度模擬算法 課程名稱：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)者姓名：李琛 評(píng)分： 班級(jí)：信 1501-2 實(shí)驗(yàn)日期： 2018年 5月 1日 教師簽名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 進(jìn)程調(diào)度是處理機(jī)管理的核心內(nèi)容。 本實(shí)驗(yàn)要求用高級(jí)語(yǔ)言編寫模擬進(jìn)程調(diào)度程序， 以便加深理解有關(guān)進(jìn)程控制快、進(jìn)程隊(duì)列等概念，并體會(huì)和了解優(yōu)先數(shù)算法和時(shí)間片 輪轉(zhuǎn)算法的具體實(shí)施辦法。 二、實(shí)驗(yàn)要求 1.設(shè)計(jì)進(jìn)程控制塊 PCB的結(jié)構(gòu)，通常應(yīng)包括如下信息： 進(jìn)程名、進(jìn)程優(yōu)先數(shù)（或輪轉(zhuǎn)時(shí)間片數(shù)）、進(jìn)程已占用的 CPU 時(shí)間、進(jìn)程到完成還需要 的時(shí)間、進(jìn)程的狀態(tài)、當(dāng)前隊(duì)列指針等。

2、 2.編寫兩種調(diào)度算法程序： 優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法程序 循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法程序 3.按要求輸出結(jié)果。 三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程 分別用兩種調(diào)度算法對(duì)伍個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。每個(gè)進(jìn)程可有三種狀態(tài)；執(zhí)行狀態(tài) （RUN）、 就緒狀態(tài)（ READY,包括等待狀態(tài)）和完成狀態(tài)（ FINISH），并假定初始狀態(tài)為就緒 狀態(tài)。 （一）進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)如下： NAME ——進(jìn)程標(biāo)示符 PRIO/ROUND——進(jìn)程優(yōu)先數(shù) /進(jìn)程每次輪轉(zhuǎn)的時(shí)間片數(shù)（設(shè)為常數(shù) CPUTIME——進(jìn)程累計(jì)占用 CPU的時(shí)間片數(shù) NEEDTIME ——進(jìn)程到完成還需要的時(shí)間片數(shù) STATE ——進(jìn)程狀態(tài)

3、 2） NEXT ——鏈指針 注： 1.為了便于處理，程序中進(jìn)程的的運(yùn)行時(shí)間以時(shí)間片為單位進(jìn)行計(jì)算； 2.各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)或輪轉(zhuǎn)時(shí)間片數(shù)，以及進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間片數(shù)的初值，均由用戶在程 序運(yùn)行時(shí)給定。 （二）進(jìn)程的就緒態(tài)和等待態(tài)均為鏈表結(jié)構(gòu)，共有四個(gè)指針如下： RUN ——當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程指針 READY ——就需隊(duì)列頭指針 TAIL ——就需隊(duì)列尾指針 FINISH ——完成隊(duì)列頭指針 （三）程序說(shuō)明 1.在優(yōu)先數(shù)算法中，進(jìn)程優(yōu)先數(shù)的初值設(shè)為： 50-NEEDTIME 每執(zhí)行一次，優(yōu)先數(shù)減 1，CPU時(shí)間片數(shù)加 1，進(jìn)程還需要的時(shí)間片數(shù)減 1。在輪

4、CPU時(shí) 2，并退出 CPU，排到就緒隊(duì)列尾，等待下 轉(zhuǎn)法中，采用固定時(shí)間片單位（兩個(gè)時(shí)間片為一個(gè)單位），進(jìn)程每輪轉(zhuǎn)一次， 間片數(shù)加 2，進(jìn)程還需要的時(shí)間片數(shù)減 一次調(diào)度。 2.程序的模塊結(jié)構(gòu)如下： 整個(gè)程序可由主程序和如下 7個(gè)過(guò)程組成： 2 （1）INSERT1 ——在優(yōu)先數(shù)算法中，將尚未完成的 PCB按優(yōu)先數(shù)順序插入到就緒 隊(duì)列中； （2）INSERT2 ——在輪轉(zhuǎn)法中，將執(zhí)行了一個(gè)時(shí)間片單位（為 進(jìn)程 2），但尚未完成的 的 PCB，插到就緒隊(duì)列的隊(duì)尾； （3）FIRSTIN ——調(diào)度就緒隊(duì)列的第一個(gè)進(jìn)程投入運(yùn)行； （4）PRINT ——顯示

5、每執(zhí)行一次后所有進(jìn)程的狀態(tài)及有關(guān)信息。 （5）CREATE——?jiǎng)?chuàng)建新進(jìn)程，并將它的 （6）PRISCH ——按優(yōu)先數(shù)算法調(diào)度進(jìn)程； PCB插入就緒隊(duì)列； （7）ROUNDSCH——按時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度進(jìn)程。 主程序定義 PCB結(jié)構(gòu)和其他有關(guān)變量。 實(shí)驗(yàn)代碼： Main.cpp #include #include using namespace std; typedef struct node { char name[20]; // 進(jìn)程名 int prio; // 進(jìn)程優(yōu)先級(jí) int round; int cputi

6、me; int needtime; // 分配 CPU的時(shí)間片 執(zhí)行時(shí)間 //CPU // 進(jìn)程執(zhí)行所需時(shí)間 char state; // 進(jìn)程狀態(tài) int count; // 記錄執(zhí)行次數(shù) struct node *next; // 鏈表指針 }PCB; int num; //定義三個(gè)隊(duì)列，就緒隊(duì)列，執(zhí)行隊(duì)列，完成隊(duì)列 PCB *ready = NULL; PCB *run = NULL; // // // 就緒隊(duì)列 執(zhí)行隊(duì)列 PCB *finish = NULL; //取得第一個(gè)就緒節(jié)點(diǎn) void GetFirst()

7、 { 完成隊(duì)列 run = ready; if (ready != NULL) { run->state = R; ready = ready->next; run->next = NULL; } } //優(yōu)先級(jí)輸出隊(duì)列 void Output1() { PCB *p; p = ready; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->prio << "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << " \t " <<

8、 p->count << endl; p = p->next; } p = finish; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->prio << "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << " \t " << p->count << endl; p = p->next; } p = run; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->prio <<

9、 "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << " \t " << p->count << endl; p = p->next; } } //輪轉(zhuǎn)法輸出隊(duì)列 void Output2() { PCB *p; p = ready; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->round << "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << "\

10、t " << p->count << endl; p = p->next; } p = finish; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->round << "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << "\t " << p->count << endl; p = p->next; } p = run; while (p != NULL) { cout << p->name << "\t" << p->round <

11、< "\t" << p->cputime << "\t" << p->needtime << "\t " << p->state << "\t " << p->count << endl; p = p->next; } } //創(chuàng)建優(yōu)先級(jí)隊(duì)列 //創(chuàng)建優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，規(guī)定優(yōu)先數(shù)越小，優(yōu)先級(jí)越低 void InsertPrio(PCB *in) { PCB *fst, *nxt; fst = nxt = ready; if (ready == NULL) // 如果隊(duì)列為空，則為第一個(gè)元素 { in->next = ready; ready = in;

12、 } else { // 查到合適的位置進(jìn)行插入 if (in->prio >= fst->prio) // 比第一個(gè)還要大，則插入到隊(duì)頭 { in->next = ready; ready = in; } else { while (fst->next != NULL) // 移動(dòng)指針查找第一個(gè)比它小的元素的位置進(jìn)行插入 { nxt = fst; fst = fst->next; } if (fst->next == NULL) // { 已經(jīng)搜索到隊(duì)尾，則其優(yōu)先級(jí)數(shù)最小，將其插入到隊(duì)尾即可 in->next = fst->next; fst

13、->next = in; } else { // 插入到隊(duì)列中 nxt = in; in->next = fst; } } } } //將進(jìn)程插入到就緒隊(duì)列尾部 void InsertTime(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->

14、next = in; } } //將進(jìn)程插入到完成隊(duì)列尾部 void InsertFinish(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; } } //優(yōu)先級(jí)調(diào)度輸入函數(shù) void PrioCreate() { PCB *tm

15、p; int i; cout << "Enter the name and needtime ：" << endl; for (i = 0; i < num; i++) { if ((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB))) == NULL) { cerr << "malloc" << endl; exit(1); } cin >> tmp->name; getchar(); cin >> tmp->needtime; tmp->cputime = 0; tmp->state = W; tmp->prio = 50 - tm

16、p->needtime; // tmp->round = 0; 設(shè)置其優(yōu)先級(jí)，需要的時(shí)間越多，優(yōu)先級(jí)越低 tmp->count = 0; InsertPrio(tmp); // 按照優(yōu)先級(jí)從高到低，插入到就緒隊(duì)列 } cout << "進(jìn)程名\t優(yōu)先級(jí) \tcpu時(shí)間\t需要時(shí)間進(jìn)程狀態(tài)計(jì)數(shù)器 " << endl; } //時(shí)間片輸入函數(shù) void TimeCreate() { PCB *tmp; int i; cout << "輸入進(jìn)程名字和進(jìn)程時(shí)間片所需時(shí)間： " << endl; for (i = 0; i

17、 < num; i++) { if ((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB))) == NULL) { cerr << "malloc" << endl; 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 << "進(jìn)程名\t輪數(shù)\tCPU時(shí)間\

18、t需要時(shí)間進(jìn)程狀態(tài)計(jì)數(shù)器 " << endl; } //按照優(yōu)先級(jí)調(diào)度，每次執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片 void Priority() { int flag = 1; GetFirst(); while (run != NULL) { Output1(); while (flag) { run->prio -= 3; // 優(yōu)先級(jí)減去三 run->cputime++; //CPU 時(shí)間片加一 run->needtime--;// 進(jìn)程執(zhí)行完成的剩余時(shí)間減一 if (run->needtime == 0)// { 如果進(jìn)程執(zhí)行完畢，將

19、進(jìn)程狀態(tài)置為 F，將其插入到完成隊(duì)列 run->state = F; run->count++; InsertFinish(run); flag = 0; } else // { 將進(jìn)程狀態(tài)置為 W，入就緒隊(duì)列 run->state = W; run->count++; // InsertTime(run); flag = 0; 進(jìn)程執(zhí)行的次數(shù)加一 } } flag = 1; GetFirst(); // 繼續(xù)取就緒隊(duì)列隊(duì)頭進(jìn)程進(jìn)入執(zhí)行隊(duì)列 } } void RoundRun() // { 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 i

20、nt flag = 1; GetFirst(); while (run != NULL) { Output2(); while (flag) { run->count++; run->cputime++; run->needtime--; if (run->needtime == 0) // 進(jìn)程執(zhí)行完畢 { run->state = F; InsertFinish(run); flag = 0; } else if (run->count == run->round)// 時(shí)間片用完 { run->state = W; run->count = 0;

21、 // InsertTime(run); 計(jì)數(shù)器清零，為下次做準(zhǔn)備 flag = 0; } } flag = 1; GetFirst(); } } int main(void) { int n; cout << "輸入進(jìn)程個(gè)數(shù)： " << endl; cin >> num; getchar(); cout << "----------------- 進(jìn)程調(diào)度算法模擬 ----------------------" << endl; 、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法 " << endl; cout << " cout << " 1 2 、

22、循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 " << endl; cout << "-------------------------------------------------------" << endl; cout << "輸入選擇序號(hào)： " << endl; cin >> n; switch (n) { case 1: cout << "優(yōu)先級(jí)調(diào)度 :" << endl; PrioCreate(); Priority(); Output1(); break; case 2: cout << "循環(huán)輪轉(zhuǎn)算法 :" << endl; TimeCreate();

23、 RoundRun(); Output2(); break; case 0: exit(1); break; default: cout << "Enter error!" << endl; break; } cout << endl; return 0; } 四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果 優(yōu)先級(jí)調(diào)度 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，我學(xué)到了進(jìn)程調(diào)度算法，了解了進(jìn)程調(diào)度是 CPU管理的核心，不同的 ,這就會(huì)有一個(gè)算法選擇的問(wèn)題 . ,以及對(duì)進(jìn)程調(diào)度算法的理解。 調(diào)度算法會(huì)使得進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間不同 ,運(yùn)行的先后順序也不同 掌握了用 C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度算法的模擬，提高了編程能力 在思考上出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是 ,隊(duì)列是先進(jìn)先出的 ,在優(yōu)先級(jí)算法中怎么來(lái)向鏈表中插入新的進(jìn) 程,使其能夠按優(yōu)先級(jí)排序 .第一想到的是用數(shù)組，后來(lái)發(fā)現(xiàn)不如鏈表方便，所以換成鏈表， 但是發(fā)現(xiàn)自己用鏈表有待提高 .