多级反馈队列_实验_操作系统

实验名称：多级反馈队列调度
09091201丁奎荣
一、实验目的：
1、综合应用下列知识点设计并实现操作系统的进程调度，进程状态转换，多组级反馈队列进程调度算法。

2、加深理解操作系统进程调度的过程。

3、加深理解多级反馈队列进程调度算法。

二、实验内容：
1、采用一种熟悉的语言，编制程序，最好采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。

2、采用多级反馈队列进程调度算法进行进程调度。

3、每个进程对应一个PCB。

在PCB中包括进程标识符pid、进程的状态标志status、进程优先级priority、进程的队列指针next和表示进程生命周期的数据项life（在实际系统中不包括该项）。

4、创建进程时即创建一个PCB，各个进程的pid都是唯一的，pid时在1到100范围的一个整数。

可以创建一个下标为1到100的布尔数组，“真”表示下标对应的进程号是空闲的，“假”表示下标对应的进程号已分配给某个进程。

5、进程状态status的取值为“就绪ready”或“运行run”，刚创建时，状态为“ready”。

被进程调度程序选中后变为“run”。

6、进程优先级priority是0到49范围内的一个随机整数。

7、生命周期life是1到5范围内的一个随机整数。

8、初始化时，创建一个邻接表，包含50各就绪队列，各就绪队列的进程优先级priority分别是0到49。

9、为了模拟用户动态提交任务的过程，要求动态创建进程。

进入进程调度循环后，每次按ctrl+f即动态创建一个过程，然后将该PCB插入就绪队列中。

按ctrl+q 退出进程调度循环。

10、在进程调度循环中，每次选择优先级最大的就绪进程来执行。

将其状态从就绪变为运行，通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程，然后优先级减半，生命周期减一。

设计图形用户界面GUI，在窗口中显示该进程和其他所
有进程的PCB内容。

如果将该运行进程的生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪对列中；否则该进程执行完成，撤销其PCB。

以上为一次进程调度循环。

四、程序主要流程图：
进程调度流程图
实验源程序：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node /*进程节点信息*/
{
char name[20]; /*进程的名字*/
int prio; /*进程的优先级*/
int round; /*分配CPU的时间片*/
int cputime; /*CPU执行时间*/
int needtime; /*进程执行所需要的时间*/
char state; /*进程的状态，W——就绪态，R——执行态，F——完成态*/
int count; /*记录执行的次数*/
struct node *next; /*链表指针*/
}PCB;
typedef struct Queue /*多级就绪队列节点信息*/
{
PCB *LinkPCB; /*就绪队列中的进程队列指针*/
int prio; /*本就绪队列的优先级*/
int round; /*本就绪队列所分配的时间片*/
struct Queue *next; /*指向下一个就绪队列的链表指针*/
}ReadyQueue;
PCB *run=NULL,*finish=NULL; /*定义三个队列，就绪队列，执行队列和完成队列*/ ReadyQueue *Head = NULL; /*定义第一个就绪队列*/
int num; /*进程个数*/
int ReadyNum; /*就绪队列个数*/
void Output(); /*进程信息输出函数*/
void InsertFinish(PCB *in); /*将进程插入到完成队列尾部*/
void InsertPrio(ReadyQueue *in); /*创建就绪队列，规定优先数越小，优先级越低*/ void PrioCreate(); /*创建就绪队列输入函数*/
void GetFirst(ReadyQueue *queue); /*取得某一个就绪队列中的队头进程*/
void InsertLast(PCB *in,ReadyQueue *queue); /*将进程插入到就绪队列尾部*/
void ProcessCreate(); /*进程创建函数*/
void RoundRun(ReadyQueue *timechip); /*时间片轮转调度算法*/
void MultiDispatch(); /*多级调度算法，每次执行一个时间片*/
int main(void)
{
PrioCreate(); /*创建就绪队列*/
ProcessCreate();/*创建就绪进程队列*/
MultiDispatch();/*算法开始*/
Output(); /*输出最终的调度序列*/
return 0;
}
void Output() /*进程信息输出函数*/
{
ReadyQueue *print = Head;
PCB *p;
printf("进程名\t优先级\t轮数\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\t计数器\n");
while(print)
if(print ->LinkPCB != NULL)
{
p=print ->LinkPCB;
while(p)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);
p = p->next;
}
}
print = print->next;
}
p = finish;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);
p = p->next;
}
p = run;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);
p = p->next;
}
}
void InsertFinish(PCB *in) /*将进程插入到完成队列尾部*/
{
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;
}
}
void InsertPrio(ReadyQueue *in) /*创建就绪队列，规定优先数越小，优先级越低*/
{
ReadyQueue *fst,*nxt;
fst = nxt = Head;
if(Head == NULL) /*如果没有队列，则为第一个元素*/
{
in->next = Head;
Head = 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 = Head;
Head = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL) /*移动指针查找第一个别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;
}
}
}
void PrioCreate() /*创建就绪队列输入函数*/
{
ReadyQueue *tmp;
int i;
printf("输入就绪队列的个数：\n");
scanf("%d",&ReadyNum);
printf("输入每个就绪队列的CPU时间片：\n");
for(i = 0;i < ReadyNum; i++)
{
if((tmp = (ReadyQueue *)malloc(sizeof(ReadyQueue)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%d",&(tmp->round)); /*输入此就绪队列中给每个进程所分配的CPU时间片*/ tmp ->prio = 50 - tmp->round; /*设置其优先级，时间片越高，其优先级越低*/
tmp ->LinkPCB = NULL; /*初始化其连接的进程队列为空*/
tmp ->next = NULL;
InsertPrio(tmp); /*按照优先级从高到低，建立多个就绪队列*/
}
}
void GetFirst(ReadyQueue *queue) /*取得某一个就绪队列中的队头进程*/
{
run = queue ->LinkPCB;
if(queue ->LinkPCB != NULL)
{
run ->state = 'R';
queue ->LinkPCB = queue ->LinkPCB ->next;
run ->next = NULL;
}
}
void InsertLast(PCB *in,ReadyQueue *queue) /*将进程插入到就绪队列尾部*/
{
PCB *fst;
fst = queue->LinkPCB;
if( queue->LinkPCB == NULL)
{
in->next = queue->LinkPCB;
queue->LinkPCB = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void ProcessCreate() /*进程创建函数*/
{
PCB *tmp;
int i;
printf("输入进程的个数：\n");
scanf("%d",&num);
printf("输入进程名字和进程所需时间：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar(); /*吸收回车符号*/
scanf("%d",&(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 = Head ->round;
tmp ->count = 0;
InsertLast(tmp,Head); /*按照优先级从高到低，插入到就绪队列*/
}
}
void RoundRun(ReadyQueue *timechip) /*时间片轮转调度算法*/
{
int flag = 1;
GetFirst(timechip);
while(run != NULL)
{
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;
}
else if(run->count == timechip ->round)/*时间片用完*/
{
run->state = 'W';
run->count = 0; /*计数器清零，为下次做准备*/
InsertLast(run,timechip);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst(timechip);
}
}
void MultiDispatch() /*多级调度算法，每次执行一个时间片*/ {
int flag = 1;
int k = 0;
ReadyQueue *point;
point = Head;
GetFirst(point);
while(run != NULL)
{
Output();
if(Head ->LinkPCB!=NULL)
point = Head;
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;
}
else if(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*/
if(point ->next!=NULL)
{
run ->round = point->next ->round;/*设置其时间片是下一个就绪队列的时间片*/
InsertLast(run,point->next); /*将进程插入到下一个就绪队列中*/
flag = 0;
}
else
{
RoundRun(point); /*如果为最后一个就绪队列就调用时间片轮转算法*/
break;
}
}
++k;
if(k == 3)
{
ProcessCreate();
}
}
flag = 1;
if(point ->LinkPCB == NULL)/*就绪队列指针下移*/
point =point->next;
if(point ->next ==NULL)
{
RoundRun(point);
break;
}
GetFirst(point);
}
}
五、实验中遇到的问题和实验中的重点
1.使用C++对于多级反馈模拟过程进行描述，需要对计数器
KillTimer();ONTIMER();进行设计。

通过在计数器中对函数run()设计并在ONTIMER()中对run函数调用从而完成多级反馈队列运行的模拟。

在变成过程中要对ONTIMER手动映射到进程中才能调用否则无法运行。

2.需要使用MFC对本次操作进行界面设计。

需要创建用户操作界面并对四个按钮相应设置其功能。

本次实验设计重点在于对于实验对象的PCB的模块设计，计数器调用的算法设计，此外还运用队列quene进行PUSH和POP的进出调用，对于随机生成数据的创建和进程调用。

3.实验中由于多次修改使程序中一些自带的组件丢失，通过自主的上网搜索和对出现问题的不断探索，学会更好的使用C++操作系统自带的快捷键进行对于错误的跟踪修改更高效的解决的实验中的错误。