实验五指令调度和延迟分支

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实验5 进程调度

实验5进程调度实验目的通过本实验可以加深理解有关进程控制块进程队列的概念并体会和了解优先数和时间片轮转调度算法的具体实施办法
实验
实验目的
通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解优先数和时间片轮转调度算法的具体实施办法。
预习1．实验指导书 Nhomakorabea实验内容及要求
用高级语言模拟实现进程调度，完成下列指标：
③在优先数算法中，优先数可以先取值为98，进程每执行一次，优先数减3，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在轮转算法中，采用固定时间片。
④对于遇到优先数一致的情况，采用FIFO策略解决。
实验结果（可续页）
（续前页）
后记
①设计进程控制块PCB表结构，分别适用于优先数调度算法和循环轮转调度算法。
②建立进程就绪队列。对两种不同算法编制入链子程序。
③编制两种进程调度算法：1）优先数调度；2）循环轮转调度
实验提示
①本程序用两种算法对五个进程进行调度，每个进程可有三个状态（如就绪、执行、结束），并假设初始状态为就绪状态。
②为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。

操作系统实验5-调度

实验五调度一、基本信息二、实验内容在设计一个按优先级进行调度的算法（1（2的进程（3）调度时，总是选择优先级最高的执行，并采用动态调度：每运行一次优先级减1，估计运行时间减1（4）进程运行一次后，若剩余的运行时间不为0，且优先级低于就绪队列中的进程，则状态变为ready，并选择一个进程使用CPU；若剩余的运行时间为0，则状态变为完成（5）如就绪队列不空，则重复（3）（4）直到所有进程都结束三、实验目的通过实验，巩固和加深对进程调度的理解，以及各种调度算法的基本实现思想。

四、设计思路和流程图(1)用一个结构体构造进程块，记录进程的各个属性，优先级和估计运行时间随机产生(2)创建一个进程块链表，每个节点表示一个进程块。

用head指针表示链表头部，用curPCB表示当前CPU调度的进程块(3)遍历链表，找到优先级最高的进程“运行”(4)重复调度进直到就绪队列中没有进程时，程序运行结束五、主要数据结构及其说明#include <cstdio>#include <random>#include <time.h>struct PCB{int id;int priority;//数值越大，优先级越高PCB* nextPCB;//指向就绪队列中下一个进程的PCB首址int probTime;//估计运行时间int state;//0： ready， 1： running， 2：finished};void main(){srand((unsigned)time(0));struct PCB *temp = new struct PCB;const int cnt = 3;struct PCB *head = temp;for(int i=0; i<cnt; ++i){temp->id = i;temp->priority = rand() % 10 + 1;temp->probTime = rand() % 10 + 1;temp->state = 0;temp->nextPCB = (i == (cnt-1))?0:new struct PCB;temp = temp->nextPCB;}int max = 0;//最高优先级struct PCB *curPCB;//正在执行的进程int countOfPro = cnt;//记录当前剩余进程数while(countOfPro != 0){for(struct PCB *p = head; p != 0; p = p->nextPCB) {if(p->state != 2 && p->priority > max){max = p->priority;curPCB = p;}}curPCB->priority--;curPCB->probTime--;if(curPCB->probTime <= 0){curPCB->state = 2;countOfPro--;}max = -99999;//打印运行后的进程属性内容printf("current proccess is %d ",curPCB->id);printf("priority is %d ", curPCB->priority);printf("rest time is %d\n", curPCB->probTime);}system("pause");return;}六、程序运行时的初值和运行结果七、实验体会此次实验模拟了系统进程调度，进一步学习了进程调度的机制，加深了对调度的理解。

操作系统实验5 进程调度模拟程序设计

一、实验内容进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）或者时间片轮转法。

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、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。

进程的到达时间为进程输入的时间。

进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

等待I/O的时间以时间片为单位进行计算，可随机产生，也可事先指定。

每个进程的状态可以是就绪R（Ready）、运行R（Run）、等待（Wait）或完成F（Finish）四种状态之一。

就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。

用已占用CPU时间加1来表示。

如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。

每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、等待进程以及各个进程的PCB，以便进行检查。

重复以上过程，直到所要进程都完成为止。

用C或C++二、实验目的与要求在采用多道程序设计的设计中的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。

当就绪进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器本实验模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度工作。

三、实验环境Visual+C++6.0四、实验步骤1、实验准备知识处理器调度总是选对首进程运行。

采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。

由于本次实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：优先数—1要求运行时间—1来模拟进程的一次运行。

进程运行一次后，若要求运行时间≠0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间≠0，则把它的状态修改成“结束”，且结束队列。

操作系统实验报告——调度算法

操作系统实验报告——调度算法1. 实验目的本实验旨在探究操作系统中常用的调度算法，通过编写代码模拟不同的调度算法，了解它们的特点和应用场景。

2. 实验环境本次实验使用的操作系统环境为Linux，并采用C语言进行编码。

3. 实验内容3.1 调度算法1：先来先服务（FCFS）FCFS调度算法是一种简单且常见的调度算法。

该算法按照进程到达的先后顺序进行调度。

在本实验中，我们使用C语言编写代码模拟FCFS算法的调度过程，并记录每个进程的等待时间、周转时间和响应时间。

3.2 调度算法2：最短作业优先（SJF）SJF调度算法是一种非抢占式的调度算法，根据进程的执行时间来选择下一个要执行的进程。

在本实验中，我们使用C语言编写代码模拟SJF算法的调度过程，并计算每个进程的等待时间、周转时间和响应时间。

3.3 调度算法3：轮转调度（Round Robin）Round Robin调度算法是一种经典的时间片轮转算法，每个进程在给定的时间片内依次执行一定数量的时间。

如果进程的执行时间超过时间片，进程将被暂时挂起，等待下一次轮转。

在本实验中，我们使用C语言编写代码模拟Round Robin算法的调度过程，并计算每个进程的等待时间、周转时间和响应时间。

4. 实验结果分析通过对不同调度算法的模拟实验结果进行分析，可以得出以下结论：- FCFS算法适用于任务到达的先后顺序不重要的场景，但对于执行时间较长的进程可能会导致下一个进程需要等待较久。

- SJF算法适用于任务的执行时间差异较大的场景，能够提高整体执行效率。

- Round Robin算法适用于时间片相对较小的情况，能够公平地为每个进程提供执行时间。

5. 实验总结本次实验通过模拟不同调度算法的实际执行过程，深入了解了各种调度算法的原理、特点和适用场景。

通过对实验结果的分析，我们可以更好地选择合适的调度算法来满足实际应用的需求。

在后续的学习中，我们将进一步探索更多操作系统相关的实验和算法。

实验五 Linux页面调度

上图是将用户内存工作区分配在4个页面到16个页面，从而将页地址流长度改为了20，以下是编译运行结果：
可见，最高命中率已经由原来的0.9000增加到0.9500。
经过多组实验，我发现当分配页面增加时，最高命中率下降；反之，最高命中率增加。但遇到的问题是始终未找到合适的分配方式使命中率可以达到1，希望老师能给出指导意见。
3）五种算法中，最少访问页面算法较其他四种命中率较低；
4）随着页面序号的上升，五种算法的命中率趋于一致；
5）我认为由于此次实验用到了随机函数，所以要得到更科学合理的结果，应进行多次实验取平均值。
4、关于思考题：要求修改程序，分析各算法在用户内存容量达到多大时命中率为1。经过思考，我发现需要对页数进行修改，从而达到修改页地址流长度的目的，进而改变各算法命中率：
实验报告
姓名
学号
专业班级
课程名称
操作系统实验
实验日期
成绩
指导教师
批改日期
实验名称
实验五Linux页面调度
一、实验目的：
1、理解虚拟存储管理技术的管理原理和特点
2、掌握基本的内存管理知识，能够实时查看内存、回收内存3、掌握请求也是存储管理页面调度算法二、实验要求：
Time参数为页面在内存中的时间;
经过对代码中各种页面置换算法的分析，我得到如下流程图：
三、实验内容与步骤：
1、用free命令健康内存使用情况
2、用vmstat命令件事虚拟内存的使用情况
3、经过对mm_test.c的编译与运行后，我对产生的结果进行了分析，表格如下：
经分析我得出一下几点结论：
1）五种算法在页面序号升高的情况下，命中率也基本呈上升趋势；
2）五种算法中，最佳淘汰算法较其他四种有较高的命中率；

调度的调度算法实验报告

调度的调度算法实验报告调度的调度算法实验报告引言：调度是计算机科学中一个重要的概念，它涉及到任务分配、资源管理和优化等方面。

调度算法则是实现调度的关键，它决定了任务的执行顺序和资源的分配方式。

在本次实验中，我们将探讨几种常见的调度算法，并通过实验对其性能进行评估和比较。

一、先来先服务算法（FCFS）先来先服务算法是最简单的调度算法之一，它按照任务到达的先后顺序进行处理。

实验中，我们模拟了一个任务队列，每个任务有不同的执行时间。

通过实验结果可以看出，FCFS算法的优点是简单易懂，但当任务的执行时间差异较大时，会导致平均等待时间较长。

二、最短作业优先算法（SJF）最短作业优先算法是一种非抢占式调度算法，它根据任务的执行时间来进行排序。

实验中，我们将任务按照执行时间从短到长进行排序，并进行调度。

实验结果显示，SJF算法的优点是能够最大程度地减少平均等待时间，但当任务的执行时间无法预测时，该算法可能会导致长任务等待时间过长的问题。

三、时间片轮转算法（RR）时间片轮转算法是一种抢占式调度算法，它将任务分为多个时间片，并按照顺序进行调度。

实验中，我们设置了每个时间片的长度，并将任务按照到达顺序进行调度。

实验结果表明，RR算法的优点是能够公平地分配资源，但当任务的执行时间超过一个时间片时，会导致上下文切换频繁，影响系统的性能。

四、最高响应比优先算法（HRRN）最高响应比优先算法是一种动态调度算法，它根据任务的等待时间和执行时间来计算响应比，并选择响应比最高的任务进行调度。

实验中，我们根据任务的到达时间、执行时间和等待时间计算响应比，并进行调度。

实验结果显示，HRRN算法能够在一定程度上平衡长任务和短任务的等待时间，但当任务的执行时间过长时，会导致其他任务的等待时间过长。

五、多级反馈队列算法（MFQ）多级反馈队列算法是一种综合性的调度算法，它将任务分为多个队列，并根据任务的执行情况进行调度。

实验中，我们设置了多个队列，并根据任务的执行时间和等待时间进行调度。

指令调度和延迟分支实验总结

指令调度和延迟分支实验总结指令调度和延迟分支是计算机体系结构中的两个重要概念。

指令调度是指在执行指令时，通过优化指令的顺序和调整执行时间，以提高CPU的效率。

而延迟分支则是为了避免CPU在等待分支结果时浪费时间，采用一种预测技术来减少分支对CPU效率的影响。

一、指令调度1. 指令调度的概念指令调度是一种优化技术，通过重新排列程序中的指令顺序，使得CPU能够更好地利用其硬件资源。

在执行程序时，CPU需要从内存中读取指令，并将其解码为可执行操作码。

然后，CPU根据操作码进行运算，并将结果写回内存。

2. 指令调度的优点（1）提高CPU效率：通过重新排列程序中的指令顺序，可以使得CPU更好地利用其硬件资源，从而提高效率。

（2）减少空闲时间：由于程序中存在大量独立的操作，因此可以通过将这些操作组合起来执行，从而减少空闲时间。

（3）提高缓存命中率：由于现代计算机都采用了多级缓存结构，在进行数据访问时会涉及到缓存命中率的问题。

指令调度可以通过重新排列程序中的指令顺序，使得CPU能够更好地利用缓存，从而提高命中率。

3. 指令调度的实现方法（1）静态调度：在编译程序时，对程序进行指令重排，生成新的可执行代码。

（2）动态调度：在程序运行时，根据当前CPU状态和任务负载情况，动态地调整指令执行顺序。

二、延迟分支1. 延迟分支的概念延迟分支是一种预测技术，通过预测分支结果来减少CPU在等待分支结果时浪费时间。

由于分支语句会导致程序流程的改变，因此在执行分支语句时需要等待条件判断结果。

如果条件成立，则跳转到目标地址；否则继续执行下一条指令。

2. 延迟分支的优点（1）减少CPU空闲时间：由于CPU不需要等待分支结果就可以继续执行下一条指令，因此可以减少空闲时间。

（2）提高CPU效率：通过预测分支结果来减少CPU等待时间，从而提高效率。

3. 延迟分支的实现方法（1）静态预测：在编译程序时，对程序中的分支语句进行预测，并将预测结果保存在可执行代码中。

指令调度实验报告

八、实验数据及结果分析：
运行调度前的程序sch-before.s，查看Statistics窗口中的各种统计数字如下：
运行调度后的程序sch-after.s，查看Statistics窗口中的各种统计数字如下：
九、实验结论：
十、总结及心得体会：
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
报告评分：
指导教师签字：
2．将程序sch-before.s装入主存后运行。记录程序运行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。
3．将程序sch-after.s装入主存后运行。记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。
4．根据记录结果，比较调度前和调度后的性能。
5．论述指令调度对于提高CPU性能的意义。
4.根据记录结果，比较调度前和调度后的性能。
5.论述指令调度对于提高CPU性能的意义（重要）。
六、实验器材（设备、元器件）：
PC微机一台
七、实验步骤及操作：
1．在主窗口中点击Configuration打开菜单，然后点击Floating Point Stages菜单项，把除法单元数设置为3，把加法、乘法、除法的延迟设置为3个时钟周期。
实验报告
学生姓名：
学号：
一、实验室名称：计算机学院计算中心
二、实验项目名称：指令调度
三、实验原理：
在非线形流水线中，不能每一个时钟周期向流水线输入一个新任务，否则会发生在同一个时刻有几个任务争用同一个功能段的情况。这种情况称为流水线冲突。
为了避免冲突，一般采用延迟输入新任务的方法。应该间隔多少时钟周期向流水线输入一个新任务就是非线性流水线的调度问题。
非线性流水线调度的就是找出一个最小的循环周期，按照这周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生、实验目的：

5种进程调度算法实验报告

操作系统教程——进程调度算法院系计算机与软件学院班级08软件工程2班学号20081344066姓名何丽茗进程调度算法的模拟实现⏹实验目的1．本实验模拟在单处理机情况下的处理机调度问题，加深对进程调度的理解。

2．利用程序设计语言编写算法，模拟实现先到先服务算法FCFS、轮转调度算法RR、最短作业优先算法SJF、优先级调度算法PRIOR、最短剩余时间优先算法SRTF。

3．进行算法评价，计算平均等待时间和平均周转时间。

⏹实验内容及结果1．先来先服务算法2．轮转调度算法3. 优先级调度算法4. 最短时间优先算法5. 最短剩余时间优先算法实验总结在此次模拟过程中，将SRTF单独拿了出来用指针表示，而其余均用数组表示。

完整代码【Srtf.cpp代码如下：】//最短剩余时间优先算法的实现#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>typedef struct{int remain_time; //进程剩余执行时间int arrive_time; //进程到达时间int Tp; //进入就绪队列的时间int Tc; //进入执行队列的时间int To; //进程执行结束的时间int number; //进程编号}Process_Block; //定义进程模块typedef struct _Queue{Process_Block PB;struct _Queue *next;}_Block,*Process; //定义一个进程模块队列中结点typedef struct{Process head; //队列头指针Process end; //队列尾指针}Process_Queue; //进程队列Process_Queue PQ; //定义一个全局队列变量int t; //全局时间Process Run_Now; //当前正在运行的进程，作为全局变量void InitQueue(Process_Queue PQ){PQ.head ->next = NULL;PQ.end ->next = PQ.head;}/*初始化队列*/int IsEmpty(Process_Queue PQ){if(PQ.end->next == PQ.head)return 1; //队列空的条件为头指针指向尾指针并且尾指针指向头指针return 0;}/*判定队列是否为空队列*/void EnQueue(Process_Queue PQ,Process P){Process temp =(Process)malloc(sizeof(_Block));temp = PQ.end;temp->next->next = P;PQ.end->next = P;}/*插入队列操作*/Process DeQueue(Process_Queue PQ){if(IsEmpty(PQ))return NULL;Process temp = PQ.head->next;PQ.head->next= temp ->next;if(PQ.end->next == temp)PQ.end->next = PQ.head;return temp;}/*出列操作*/Process ShortestProcess(Process_Queue PQ){if(IsEmpty(PQ)) //如果队列为空，返回{if(!Run_Now)return NULL;elsereturn Run_Now;}Process temp,shortest,prev;int min_time;if(Run_Now) //如果当前有进程正在执行，{shortest = Run_Now; //那么最短进程初始化为当前正在执行的进程，min_time = Run_Now->PB.remain_time;}else//如果当前没有进程执行，{shortest = PQ.head->next; //则最短进程初始化为队列中第一个进程min_time = PQ.head->next->PB.remain_time;}temp = PQ.head;prev = temp;while(temp->next)if(temp->next->PB.remain_time <min_time) //如果当前进程的剩余时间比min_time短，{shortest = temp->next; //则保存当前进程，min_time = shortest->PB.remain_time;prev=temp; //及其前驱}temp=temp->next;}if(shortest == PQ.end->next) //如果最短剩余时间进程是队列中最后一个进程，PQ.end->next = prev; //则需要修改尾指针指向其前驱prev->next = shortest->next; //修改指针将最短剩余时间进程插入到队头return shortest;}/*调度最短剩余时间的进程至队头*/void Run(){Run_Now->PB.remain_time--; //某一时间运行它的剩余时间减return;}/*运行函数*/void Wait(){return ;}int sum(int array[],int n){int i,sum=0;for(i=0;i<n;i++)sum+=array[i];return sum;}int main(){PQ.head = (Process)malloc(sizeof(_Block));PQ.end = (Process)malloc(sizeof(_Block));Run_Now = (Process)malloc(sizeof(_Block));Run_Now =NULL;InitQueue(PQ);int i,N,Total_Time=0; //Total_Time为所有进程的执行时间之和printf("请输入计算机中的进程数目:\n");scanf("%d",&N);Process *P,temp;P = (Process*)malloc(N*sizeof(Process));int *wt,*circle_t;wt =(int*)malloc(N*sizeof(int));circle_t =(int*)malloc(N*sizeof(int));for(i=0;i<N;i++){P[i] = (Process)malloc(sizeof(_Block));P[i]->PB.number =i+1;P[i]->next =NULL;wt[i] =0;circle_t[i] =0;printf("输入第%d个进程的到达时间及剩余执行时间:\n",i+1);scanf("%d %d",&P[i]->PB.arrive_time,&P[i]->PB.remain_time);}for(i=0;i<N;i++)Total_Time+=P[i]->PB.remain_time;printf("\n进程按顺序运行依次为:\n");i=0;int k=0;for(t=0;;t++){if(Run_Now) //如果当前有进程正在执行{Run();if(t == P[i]->PB.arrive_time) //如果当前时间正好有进程进入{if(P[i]->PB.remain_time < Run_Now->PB.remain_time){temp = P[i];P[i] = Run_Now;Run_Now = temp; //则调度它至运行队列中，Run_Now->PB.Tp=t;Run_Now->PB.Tc=t;wt[Run_Now->PB.number-1]+=Run_Now->PB.Tc-Run_Now->PB.Tp;printf("%d ",Run_Now->PB.number);}EnQueue(PQ,P[i]); //并将当前运行进程重新插入队列中P[i]->PB.Tp=t;k++;i=(i+1)>(N-1)?(N-1):(i+1);}if(Run_Now->PB.remain_time == 0) //如果当前进程运行结束，{Run_Now->PB.To=t; //进程运行结束的时间circle_t[Run_Now->PB.number-1] +=t-Run_Now->PB.arrive_time;free(Run_Now); //则将它所占资源释放掉，Run_Now =NULL; //并修改Run_Now为NULLRun_Now = ShortestProcess(PQ); //从就绪队列中调出最短剩余时间进程至队头，if(!Run_Now) //如果队列为空，转为等待状态{if(IsEmpty(PQ) && k >= N) break;Wait();continue;}else{Run_Now->PB.Tc=t;wt[Run_Now->PB.number-1]+=Run_Now->PB.Tc-Run_Now->PB.Tp;printf("%d ",Run_Now->PB.number);}}}else//如果当前运行进程为空，那么{if(t == P[i]->PB.arrive_time) //如果正好这时有进程入队{k++;EnQueue(PQ,P[i]);Run_Now = DeQueue(PQ); //则直接被调入运行队列中Run_Now->PB.Tp=t;Run_Now->PB.Tc=t;printf("%d ",Run_Now->PB.number);i=(i+1)>(N-1)?(N-1):(i+1);}else{Wait();continue;}}}printf("\n");printf("平均等待时间是:\n%f\n",((float)sum(wt,N))/N);printf("平均周转时间是:\n%f\n",((float)sum(circle_t,N))/N);return 0;}//////////////////////////////////////////////////////【Process.cpp代码如下：】#include<iostream>#include<string>using namespace std;class Process{public:string ProcessName; // 进程名字int Time; // 进程需要时间int leval; // 进程优先级int LeftTime; // 进程运行一段时间后还需要的时间};void Copy ( Process proc1, Process proc2); // 把proc2赋值给proc1 void Sort( Process pr[], int size) ; // 此排序后按优先级从大到小排列void sort1(Process pr[], int size) ; // 此排序后按需要的cpu时间从小到大排列void Fcfs( Process pr[], int num, int Timepice); // 先来先服务算法void TimeTurn( Process process[], int num, int Timepice); // 时间片轮转算法void Priority( Process process[], int num, int Timepice); // 优先级算法void main(){int a;cout<<endl;cout<<" 选择调度算法："<<endl;cout<<" 1: FCFS 2: 时间片轮换 3: 优先级调度 4: 最短作业优先 5: 最短剩余时间优先"<<endl;cin>>a;const int Size =30;Process process[Size] ;int num;int TimePice;cout<<" 输入进程个数:"<<endl;cin>>num;cout<<" 输入此进程时间片大小: "<<endl;cin>>TimePice;for( int i=0; i< num; i++){string name;int CpuTime;int Leval;cout<<" 输入第"<< i+1<<" 个进程的名字、cpu时间和优先级:"<<endl;cin>>name;cin>> CpuTime>>Leval;process[i].ProcessName =name;process[i].Time =CpuTime;process[i].leval =Leval;cout<<endl;}for ( int k=0;k<num;k++)process[k].LeftTime=process[k].Time ;//对进程剩余时间初始化cout<<" ( 说明: 在本程序所列进程信息中，优先级一项是指进程运行后的优先级!! )";cout<<endl; cout<<endl;cout<<"进程名字"<<"共需占用CPU时间 "<<" 还需要占用时间 "<<" 优先级"<<" 状态"<<endl;if(a==1)Fcfs(process,num,TimePice);else if(a==2)TimeTurn( process, num, TimePice);else if(a==3){Sort( process, num);Priority( process , num, TimePice);}else// 最短作业算法，先按时间从小到大排序，再调用Fcfs算法即可{sort1(process,num);Fcfs(process,num,TimePice);}}void Copy ( Process proc1, Process proc2){proc1.leval =proc2.leval ;proc1.ProcessName =proc2.ProcessName ;proc1.Time =proc2.Time ;}void Sort( Process pr[], int size) //以进程优先级高低排序{// 直接插入排序for( int i=1;i<size;i++){Process temp;temp = pr[i];int j=i;while(j>0 && temp.leval<pr[j-1].leval){pr[j] = pr[j-1];j--;}pr[j] = temp;} // 直接插入排序后进程按优先级从小到大排列for( int d=size-1;d>size/2;d--){Process temp;temp=pr [d];pr [d] = pr [size-d-1];pr [size-d-1]=temp;} // 此排序后按优先级从大到小排列}/* 最短作业优先算法的实现*/void sort1 ( Process pr[], int size) // 以进程时间从低到高排序{// 直接插入排序for( int i=1;i<size;i++){Process temp;temp = pr[i];int j=i;while(j>0 && temp.Time < pr[j-1].Time ){pr[j] = pr[j-1];j--;}pr[j] = temp;}}/* 先来先服务算法的实现*/void Fcfs( Process process[], int num, int Timepice){ // process[] 是输入的进程，num是进程的数目，Timepice是时间片大小while(true){if(num==0){cout<<" 所有进程都已经执行完毕!"<<endl;exit(1);}if(process[0].LeftTime==0){cout<<" 进程"<<process[0].ProcessName<< " 已经执行完毕!"<<endl;for (int i=0;i<num;i++)process[i]=process[i+1];num--;}else if(process[num-1].LeftTime==0){cout<<" 进程"<<process[num-1].ProcessName<< " 已经执行完毕!"<<endl;num--;}else{cout<<endl; //输出正在运行的进程process[0].LeftTime=process[0].LeftTime- Timepice; process[0].leval =process[0].leval-1;cout<<" "<<process[0].ProcessName <<""<<process[0].Time <<" ";cout<<process[0].LeftTime <<""<<process[0].leval<<" 运行";cout<<endl;for(int s=1;s<num;s++){cout<<" "<<process[s].ProcessName <<""<<process[s].Time <<" ";cout<<process[s].LeftTime <<""<<process[s].leval<<" 等待"<<endl; ;}} // elsecout<<endl;system(" pause");cout<<endl;} // while}/* 时间片轮转调度算法实现*/void TimeTurn( Process process[], int num, int Timepice){while(true){if(num==0){cout<<" 所有进程都已经执行完毕!"<<endl;exit(1);}if(process[0].LeftTime==0){cout<<" 进程"<<process[0].ProcessName<< " 已经执行完毕!"<<endl;for (int i=0;i<num;i++)process[i]=process[i+1];num--;}if( process[num-1].LeftTime ==0 ){cout<<" 进程" << process[num-1].ProcessName <<" 已经执行完毕! "<<endl;num--;}else if(process[0].LeftTime > 0){cout<<endl; //输出正在运行的进程process[0].LeftTime=process[0].LeftTime- Timepice;process[0].leval =process[0].leval-1;cout<<" "<<process[0].ProcessName <<""<<process[0].Time <<" ";cout<<process[0].LeftTime <<""<<process[0].leval<<" 运行";cout<<endl;for(int s=1;s<num;s++){cout<<" "<<process[s].ProcessName <<""<<process[s].Time <<" ";cout<<process[s].LeftTime <<""<<process[s].leval;if(s==1)cout<<" 就绪"<<endl;elsecout<<" 等待"<<endl;}Process temp;temp = process[0];for( int j=0;j<num;j++)process[j] = process[j+1];process[num-1] = temp;} // elsecout<<endl;system(" pause");cout<<endl;} // while}/* 优先级调度算法的实现*/void Priority( Process process[], int num, int Timepice){while( true){if(num==0){cout<< "所有进程都已经执行完毕!"<<endl;exit(1);}if(process[0].LeftTime==0){cout<<" 进程" << process[0].ProcessName <<" 已经执行完毕! "<<endl; for( int m=0;m<num;m++)process[m] = process[m+1]; //一个进程执行完毕后从数组中删除num--; // 此时进程数目减少一个}if( num!=1 && process[num-1].LeftTime ==0 ){cout<<" 进程" << process[num-1].ProcessName <<" 已经执行完毕!"<<endl;num--;}if(process[0].LeftTime > 0){cout<<endl; //输出正在运行的进程process[0].LeftTime=process[0].LeftTime- Timepice;process[0].leval =process[0].leval-1;cout<<" "<<process[0].ProcessName <<" "<<process[0].Time <<" ";cout<<process[0].LeftTime <<""<<process[0].leval<<" 运行";cout<<endl; // 输出其他进程for(int s=1;s<num;s++){cout<<" "<<process[s].ProcessName <<" "<<process[s].Time <<" ";cout<<process[s].LeftTime <<""<<process[s].leval ;if(s==1)cout<<" 就绪"<<endl;elsecout<<" 等待 "<<endl;}} // elseSort(process, num);cout<<endl;system(" pause");cout<<endl;} // while}。

实验八指令调度和延迟分支

2018
--
2019
学年
第
2
学期
课程名称计算机组成原理
实验序号实验8
实验项目指令调度和延迟分支
实验地点软件开发教学实训平台
实验学时2实验类型验证性
指导教师···
专业计算机科学与技术班级2017级计算机(2)
学号···姓名玄月二五
2019年3月
一、实验目的及要求
1、认识和学习指令调度；
2、了解调度指令延迟分支。
2、调度指令延迟分支的三种方法：为防止事故扩大，厂站值班员可不待调度指令自行进行以下紧急操作，但事后应立即向调度汇报：
(1)对人身和设备安全有威胁的设备停电；
(2)将故障停运已损坏的设备隔离；
(3)当厂站用电部分或全部停电时，恢复其电源；
(4)现场规程规定的可以不待调度指令自行...
四、实验结果分析
操作令又分为：单项操作令、逐项操作令和综合操作令。
a.单项操作令：值班调度员向运行值班员发布的单一一项操作的指令。
b.逐项操作令：值班调度员向运行值班员发布的操作指令是具体的逐项操作步骤和内容,要求运行值班员按照指令的操作步骤和内容逐项进行操作。
c.综合操作令：值班调度员给运行值班员发布的不涉及其他厂站配合的综合操作任务的调度指令。其具体的逐项操作步骤和内容,以及安全措施,均由运行值班员自行按规程拟订。
二、实验内容：
1、指令调度概念
（1）概念
（2）分类
2、调度指令延迟分支
三、实验过程及工件原理（实验步骤）
1.指令调度
(1)概念：是指电网调度机构值班调度员对其下级值班调度员或调度管辖厂站值班员发布有关运行和操作的指令。
(2)分类
1口头令：由值班调度员口头下达(无须填写操作票)的调度指令。

指令调度和延迟分支实验总结

指令调度和延迟分支实验总结一、引言指令调度和延迟分支是计算机体系结构中的两个重要概念。

指令调度的目标是充分利用计算机的硬件资源，提高指令执行的效率；而延迟分支则是为了解决分支指令对程序性能的负面影响。

本文将从概念、实验设计和实验结果等方面对指令调度和延迟分支进行探讨和总结。

二、指令调度2.1 概念指令调度是指根据程序的数据依赖性和硬件资源的可利用性，对指令的执行顺序进行调整的技术。

通过优化指令的执行顺序，可以减少指令之间的依赖关系，充分利用硬件资源，实现更高效的程序执行。

2.2 实验设计为了验证指令调度对程序性能的影响，可以设计以下实验： 1. 选取一段具有明显数据依赖关系的程序作为测试样例。

2. 在不同的指令调度算法下，对程序进行编译和执行。

3. 测量程序的执行时间，并比较不同指令调度算法的性能差异。

2.3 实验结果实验结果表明，指令调度可以显著影响程序的执行性能。

通过优化指令的执行顺序，可以减少数据依赖关系，充分利用硬件资源，从而加快程序的执行速度。

同时，实验还可以得出不同指令调度算法之间性能差异的结论，为后续的优化提供指导。

三、延迟分支3.1 概念延迟分支是为了解决分支指令对程序性能的负面影响而提出的一种技术。

在传统的分支指令执行过程中，由于条件分支的判断需要等待前一条指令的执行结果，会导致流水线的阻塞，降低执行效率。

而延迟分支则是将分支指令的判断延迟到之后的指令执行阶段，从而减少流水线的阻塞，提高程序的执行效率。

3.2 实验设计为了验证延迟分支对程序性能的影响，可以设计以下实验： 1. 选取一段包含条件分支指令的程序作为测试样例。

2. 在延迟分支和非延迟分支的情况下，对程序进行编译和执行。

3. 测量程序的执行时间，并比较延迟分支和非延迟分支的性能差异。

3.3 实验结果实验结果表明，延迟分支可以显著提高程序的执行性能。

通过将分支指令的判断延迟到之后的指令执行阶段，可以减少流水线的阻塞，提高指令的并行度，从而加快程序的执行速度。

完整word版,实验五指令调度和延迟分支

实验5 指令调度和延迟分支一.实验目的（1）加深对指令调度技术的理解。

（2）加深对延迟分支技术的理解。

（3）熟练掌握用指令调度技术解决流水线中的数据冲突的方法。

（4）进一步理解指令调度技术对CPU性能的改进。

（5）进一步理解延迟分支技术对CPU性能的改进。

二.实验内容和步骤:(1)、启动MIPSsim。

(2)、根据前面的相关知识中关于流水线各段操作的描述，进一步理解流水线窗口中各段的功能，掌握各流水寄存器的含义。

指令流水线有取指(IF)、译码(ID)、执行(EX)、访存(MEM)、写回寄存器堆(WB)5个过程段，共有7条指令连续输入此流水线IF段(取指)：取指令，控制器必须具备能自动地从存储器中取出指令的功能ID段（译码）：指令译码、读寄存器EX段（执行）:执行、访存有效地址字段MEM段（访存）:存储器访问WB（写回寄存器堆）:结果写回寄存器在该窗口中，每一个矩形方块代表一个流水段，它们用不同的颜色填充。

在该窗口的左侧是IF到WB段，其右边为浮点部件。

浮点部件分有浮点加法部件（fadd）、浮点乘法部件（fmul）和浮点除法部件（fdiv）三种。

在菜单“配置” “常规配置”中修改浮点部件个数，可看到该窗口中对应类型的浮点部件个数会发生相应的变化。

(3)、选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作于流水方式下。

(4)、用指令调度技术解决流水线中的数据冲突。

1）启动MIPSsim。

2）加载schedule.s。

3）关闭定向功能。

4）执行所载入的程序。

通过查看统计数据和时钟周期图，找出并记录程序执行过程中各种冲突发生的次数、发生冲突的指令组合以及程序执行的总时钟周期数。

调度前：RAW发生的冲突周期数：2、3、5、6、8、9、11、12、15、16、18、19、。

延迟分支方法的调度策略

延迟分支方法的调度策略
延迟分支方法是一种非常有效的调度策略，它可帮助系统更加高效地运行，提高系统的资源利用率。

延迟分支方法采用树形结构，通过动态划分任务，把一些不必要的任务暂时延迟，最终得到一个优化的调度方案。

实现延迟分支方法的调度策略，需要先根据作业的特点，制定任务节点的优先级排序。

然后，根据优先级开始进行任务的处理，如果遇到无法满足条件的任务，就把该任务节点暂时放到一个“延迟分支节点”中。

在后续的调度过程中，如果出现了更适合该任务节点的情况，就会重新回到正常的任务节点中进行处理。

延迟分支方法不仅可以通过对任务节点进行动态调整，提高系统的运行效率，还可以在系统进行负载均衡时，调整各个任务节点的负载，更加均衡地分配系统资源。

同时，由于其灵活性强，延迟分支方法可以适用于各种不同类型的系统和任务，能够为系统提供更好的调度策略和效果。

总之，延迟分支方法是一种非常有用的调度策略，通过动态划分任务节点，使系统能够更好地利用资源、更高效地运作。

采用这种策略，可以提高系统的性能和效率，对于各种不同类型的系统都有很好的适用性，是当前调度领域研究的热点之一。

指令调度实验报告

八、实验数据及结果分析：
运行调度前的程序sch-before.s，查看Statistics窗口中的各种统计数字如下：
运行调度后的程序sch-after.s，查看Statistics窗口中的各种统计数字如下：
九、实验结论：
十、总结及心得体会：
十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
报告评分：
指导教师签字：
为了避免冲突，一般采用延迟输入新任务的方法。应该间隔多少时钟周期向流水线输入一个新任务就是非线性流水线的调度问题。
非线性流水线调度的就是找出一个最小的循环周期，按照这周期向流水线输入新任务，流水线的各个功能段都不会发生冲突，而且流水线的吞吐率和效率最高。
四、实验目的：
通过本实验，加深对指令调度的理解，了解指令调度技术对CPU性能改进的好处。
五、实验内容：
1.通过Configuration菜单中的“Floating point stages法的延迟设置为3个时钟周期。
2.用WinDLX模拟器运行调度前的程序sch-before.s，记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。
非线性流水线调度的就是找出一个最小的循环周期按照这周期向流水线输入新任务流水线的各个功能段都不会发生冲突而且流水线的吞吐率和效率最高
实验报告
学生姓名：
学号：
一、实验室名称：计算机学院计算中心
二、实验项目名称：指令调度
三、实验原理：
在非线形流水线中，不能每一个时钟周期向流水线输入一个新任务，否则会发生在同一个时刻有几个任务争用同一个功能段的情况。这种情况称为流水线冲突。
3.用WinDLX模拟器运行调度后的程序sch-after.s，记录程序执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数。

计算机系统结构实验-循环展开和指令调度.

中央民族大学实验报告
八、实验数据及结果分析：
一、用指令调度技术解决流水线中的结构相关与数据相关：
1、instruction.s文件的代码：
2、运行程序部分截图
3、未用指令调度技术之前程序执行过程中的相关：
4、运行结果数据统计
5、采用指令调度后的程序代码
6、采用调度技术后发生的关联
7、运行结果数据统计
二、用循环展开、寄存器换名以及指令调度提高性能：
1、test.s文件的源代码如下：
2、运行test.s文件，记录运行过程中存在的相关，以及运行总的时钟周期数
3、将循环展开3次，将4个循环体组成的代码代替原来的循环体，并对程序做相应的修改。

然后对新的循环体进行寄存器换名和指令调度，代码如下：
4、记录执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数：。

简述延迟分支方法

简述延迟分支方法
延迟分支方法是一种用于优化处理器的技术，它可以提高处理器的效率和执行速度。

它可以减少节省时间，并增加处理器的效能。

延迟分支方法的核心思想是把指令系统拆分成两条新的指令流，一条是读取指令，另一条是对指令的执行。

其中读取指令是在一个新的时钟周期里完成，而执行指令程序则在下一个时钟周期里完成。

这样，一个时钟周期内可以完成两个操作，从而大大提高处理器性能。

延迟分支方法有几种不同形式，例如“流水模式”和“缓存模式”。

两种模式都使用指令缓存器来保存指令，以避免在每个时钟周期中频繁的内存访问。

此外，它们还使用了一种叫做“重排分支”的技术，来重新安排分支指令，使之能够被单个时钟周期中多次执行。

延迟分支方法可以显著提高处理器性能，但也存在一些缺点。

最大的问题就是计算机系统的程序鲁棒性可能会受到影响，因为延迟分支会改变指令的执行顺序。

同时，由于必须花费额外的时间来重新安排指令，处理器的速度也会受到影响。

总的来说，延迟分支方法是一种用于提高处理器性能的有效技术，它可以使程序以更高的速度执行，并且减少指令执行时间。

然而，它也有一定的缺点，因此在实际应用时要根据具体系统情况来进行权衡取舍。

《计算机体系结构》课程实验教学大纲(Ⅰ)

《计算机体系结构》课程实验教学大纲(Ⅰ) [注：同一门实验课程若对不同专业开设的实验项目、实验要求不同，则大纲应不同，区分可采用题目后加（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）……的办法]编号：课程总学时：54 实验学时：8课程总学分： 3 实验学分：（非单独设课的实验不用填此项）先修课程：《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《数字逻辑》、《计算机组成原理》,《操作系统》,《编译原理》适用专业：计算机科学与技术（嵌入式本科）、网络工程（本科）、计算机科学与技术（信息技术方向本科）一、本课程实验的主要目的与任务本课程实验的主要目的与任务是为了配合本课程更好的深入开展和执行，通过让学生做一定数量的实验，提高学生从总体结构、系统分析这一层次来研究和分析计算机系统的能力，帮助学生建立整机的概念；使学生掌握计算机系统结构的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计和分析方法，并对计算机系统结构的发展历史和现状有所了解。

二、本课程实验应开设项目注：1、类型---指验证性、综合性、设计性；2、该表格不够可拓展。

三、各实验项目主要实验内容和基本要求实验 1 MIPS指令系统和MIPS体系结构1. 实验目的(1)了解和熟悉指令级模拟器；(2)熟练掌握MIPSsim模拟器的操作和使用方法；(3)熟悉MIPS指令系统及其特点，加深对MIPS指令操作语义的理解；(4)熟悉MIPS体系结构。

2. 实验内容首先要阅读MIPSsim模拟器的使用方法，然后了解MIPSsim的指令系统和汇编语言。

（1）启动MIPSsim（用鼠标双击MIPSsim.exe）。

（2）选择“配置”->“流水方式”选项，使模拟器工作在非流水方式。

（3）参照使用说明，熟悉MIPSsim模拟器的操作和使用方法。

可以先载入一个样例程序（在本模拟器所在的文件夹下的“样例程序”文件夹中），然后分别以单步执行一条指令、执行多条指令、连续执行、设置断点等的方式运行程序，观察程序的执行情况，观察CPU中寄存器和存储器的内容的变化。

实验五进程调度算法模拟

实验五进程调度算法模拟一、实验内容选择一个调度算法，模拟实现处理器调度。

二、实验目的在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。

当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。

本实验模拟在单处理器情况下处理器调度，帮助自己加深了解处理器调度的工作。

三、实验题目本实验有两个题，可选择其中的一题做实验。

第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。

[提示]：(1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：其中：➢进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P1，P2，P3，P4，P5。

➢指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。

➢要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

➢优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。

➢状态——可假设有两种状态，“就绪8080”状态和“结束”状态。

五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。

(2) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。

本实验由于为了检查的方便，优先数和运行时间采用下表中的数值。

(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。

用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。

例：队首标志K1K2K3K4K5PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5(4) 处理器调度总是选队首进程运行。

采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。

由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：优先数-1要求运行时间-1来模拟进程的一次运行。

提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。

操作系统实验报告作业调度

操作系统实验报告：作业调度1. 引言作业调度是操作系统中的一个重要概念，它涉及到如何合理地安排计算机系统中的作业执行顺序，以最大程度地提高系统的效率和性能。

本文将介绍作业调度的基本概念和主要算法，以及在实验中的应用。

2. 作业调度的概念作业调度是指根据一定的策略和算法，按照一定的顺序从作业队列中选取作业，将其分配给可用资源来执行的过程。

作业调度的目标是实现公平、高效的任务分配，以提高系统的整体性能。

3. 作业调度算法3.1 先来先服务（FCFS）先来先服务是最简单的作业调度算法，即按照作业提交的顺序来执行。

当一份作业到达系统后，它将被放入作业队列的末尾。

一旦当前执行的作业完成，系统将选择队列中的下一个作业来执行。

3.2 短作业优先（SJF）短作业优先算法是根据作业的执行时间来进行调度，执行时间越短的作业优先级越高。

当一个作业进入系统时，系统会检查队列中的所有作业，并选择执行时间最短的作业来执行。

3.3 优先级调度优先级调度算法是根据作业的优先级来进行调度，优先级越高的作业优先级越高。

每个作业都会被分配一个优先级值，系统会按照优先级从高到低的顺序来执行作业。

3.4 时间片轮转调度时间片轮转调度算法将作业分为多个时间片，每个时间片的执行时间相等。

当一个作业进入系统时，系统会分配给它一个时间片，如果在时间片内作业没有完成，则将其放回队列的末尾，并执行下一个作业。

4. 实验中的应用在操作系统实验中，作业调度是一个重要的实验内容。

通过实验，我们可以深入了解不同调度算法的特点和适用场景。

实验中，我们可以使用模拟器来模拟作业调度的过程。

我们可以创建一个作业队列，然后使用不同的调度算法来执行这些作业，并记录它们的执行时间和系统的吞吐量。

通过实验，我们可以比较不同算法在不同场景下的表现，选择最适合当前系统的作业调度算法。

5. 结论作业调度是一个重要的操作系统概念，它决定了系统的性能和效率。

在本文中，我们介绍了作业调度的基本概念和常用算法，并讨论了在实验中的应用。

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