实验1进程调度算法2015

//进程运行队列头指针 //进程空闲队列头指针 //进程就绪队列头指针 //进程就绪队列尾指针 //阻塞队列头指针 //阻塞队列尾指针
void init_pcb_table( );
//初始化进程控制块表
void print_space(int num);
//显示若干个空格
void display_process_queue(PCB *queue);
2、实验内容 选择两个调度算法作为两个实验题目，实现处理器调度。
3、实验要求 要求完成以下功能：运行处理器调度算法，显示就绪进程队列、显示运行进
程队列、显示阻塞进程队列、创建新进程、阻塞进程、唤醒进程、删除进程、退 出程序。
4、实验预习内容 （1）进程控制块
为了管理和控制进程，系统在创建每一个进程时，都为其开辟一个专用的存储区，用以 随时记录它在系统中的动态特性。而当一个进程被撤消时，系统就收回分配给它的存储区。 通常，把这一存储区称为该进程的“进程控制块”（Process Control Block）。 由于 PCB 是随着进程的创建而建立，随着进程的撤消而取消的，因此系统是通过 PCB 来“感 知”一个个进程的，PCB 是进程存在的唯一标志。
作用 初始化进程队列，并管理主菜 单命令 初始化进程空闲队列 以表格的形式显示进程队列 创建进程 阻塞进程 唤醒进程 先进先出进程调度算法 时间片轮转进程调度算法 优先数进程调度算法 多级反馈队列进程调度算法
图 2-4 函数名称及作用
6.2 详细设计及实现
1）. 头文件
头文件中含有图 2-2、图 2-3 和图 2-4 的内容。
#include <conio.h> #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <io.h> #include <string.h>
#define MAX_PROCESS 10 int process_number=0;
//下一个可用的进程编号
typedef struct pcb{ struct pcb *next; char process_name[20]; int process_number; int process_start_moment; int process_need_time; int process_time_slice; int process_priority;
6 实验步骤 6.1 总体设计
确定程序包含多少个模块，每个模块有哪些功能、包括哪些函数，模块之间
的调用关系如何。由于本实验并不复杂，所以只用一个模块实现。要求宏、数据 结构、全局变量和函数原型放在头文件中，而函数实现放在源文件中。假设头文 件名为 process_schedule.h，源程序文件名为 process_schedule.cpp。实验中用到的 主要数据结构是进程控制块，其结构如图 2-2 所示。实验中用到 1 个宏和 8 个全 局变量，如图 2-3 所示。实验中用到的主要函数有 10 个，如图 2-4 所示。
全局变量名称
作用
MAX_PROCESS 程序最多能处理的进程数
process_number 存放下一个被创建进程的 进程号
pcb_table
进程控制块表
pcb_run
进程运行队列头指针
pcb_free
进程空闲队列头指针
pcb_ready
进程就绪队列头指针
pcb_ready_rear 进程就绪队列尾指针
}PCB; PCB pcb_table[MAX_PROCESS];
//下一个进程控制块指针 //进程名 //进程编号 //进程启动时刻 //要求运行时间 //时间片 //优先数
//自定义数据类型：进程控制块 //进程控制块表
PCB *pcb_run=NULL; PCB *pcb_free=NULL; PCB *pcb_ready=NULL; PCB *pcb_ready_rear=NULL; PCB *pcb_blocked=NULL; PCB *pcb_blocked_rear=NULL;
实验 1 进程调度算法 1、实验目的
进程管理是操作系统中的重要功能，用来创建进程、撤消进程、实现进程 状态转换，它提供了在可运行的进程之间复用 CPU 的方法。在进程管理中，进 程调度是核心，因为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，当就绪进程个数大于处理器数目时，就必须依照某种策略决定哪些进 程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下的进程调度，目的是加深对进 程调度工作的理解，掌握不同调度算法的优缺点。
程，实行时间片轮转调度算法。 整个系统最先调度 1 级就绪队列；只有在上一级就绪队列为空时，才去下一
级队列调度。当比运行进程更高级别的队列中到达一个进程（可以肯定，在此之 前比运行进程级别高的所有队列全为空）时，系统将立即停止当前运行进程的运 行，让它回到自己队列的末尾，转去运行级别高的那个进程。
（2）进程控制块队列
在多道程序设计环境里，同时会创建多个进程。当计算机系统只有一个 CPU 时，每次 只能让一个进程运行，其他的进程或处于就绪状态，或处于阻塞状态。为了对这些进程进行 管理，操作系统要做三件事。
①把处于相同状态的进程的 PCB，通过各自的队列指针链接在一起，形成一个个队列。 通常有运行队列、就绪队列、阻塞队列。
//先来先服务进程调度算法
void RR( );
//时间片轮转进程调度算法
void HPF( );
//优先数进程调度算法
pcb_blocked
进程阻塞队列头指针
pcb_blocked_rear 进程阻塞队列尾指针
图 2-3 宏和全局变量
函数名称 main
init_pcb_table display_process_queue create_process block_process_by_name wakeup_process FCFS RR HPF MFBQ
（3）进程调度算法 进程调度算法用于确定就绪队列中的哪一个进程即将获得 CPU。常用的进
程调度算法有先来先服务法、时间片轮转法、优先数法等。 ①先来先服务调度算法
先来先服务调度算法的基本思想是：以到达就绪队列的先后次序为标准来选 择占用处理机的进程。一个进程一旦占有处理机，就一直使用下去，直至正常结 束或因等待某事件的发生而让出处理机。采用这种算法时，应该这样来管理就绪 队列：到达的进程的 PCB 总是排在就绪队列末尾；调度程序总是把 CPU 分配给 就绪队列中的第一个进程使用。
②时间片轮转法 时间片轮转调度算法的基本思想是：为就绪队列中的每一个进程分配一个称 为“时间片”的时间段，它是允许该进程运行的时间长度。在使用完一个时间片后， 即使进程还没有运行完毕，也要强迫其释放处理机，让给另一个进程使用。它自 己则返回到就绪队列末尾，排队等待下一次调度的到来。采用这种调度算法时， 对就绪队列的管理与先来先服务完全相同。主要区别是进程每次占用处理机的时 间由时间片决定，而不是只要占用处理机就一直运行下去，直到运行完毕或为等 待某一事件的发生而自动放弃。 ③优先数调度算法 优先数调度算法的基本思想是：为每一个进程确定一个优先数，进程就绪队 列按照优先数排序。 如何确定进程的优先数（也就是进程的优先级）？可以从如下几个方面考虑。 ⅰ）根据进程的类型。系统中既有系统进程，又有用户进程。系统进程完成 的任务是提供系统服务，分配系统资源，因此，给予系统进程较高的优先数能够 提高系统的工作效率。 ⅱ）根据进程执行任务的重要性。重要性和紧迫性高的进程应当被赋予较高 的优先级。 ⅲ）根据进程程序的性质。一个 CPU 繁忙的进程，由于需要占用较长的运 行时间，影响系统整体效率的发挥，因此只能给予较低的优先数。一个 I/O 繁忙 的进程，给予它较高的优先数后，就能充分发挥 CPU 和外部设备之间的并行工 作能力。 ⅳ）根据对资源的要求。系统资源有处理机、内存储器和外部设备等。可以 按照一个进程所需资源的类型和数量，确定它的优先数。比如给予占用 CPU 时 间短或内存容量少的进程以较高的优先数，这样可以提高系统的吞吐量。 ⅴ）根据用户的请求。系统可以根据用户的请求，给予它的进程很高的优先 数，作“加急”处理。 ④多级队列调度算法 多级队列调度算法也称多级反馈队列调度算法，它是时间片调度算法与优先 数调度算法的结合。实行这种调度算法时，系统中将维持多个就绪队列，每个就 绪队列具有不同的调度级别，可以获得不同长度的时间片。例如，系统维持 N 个就绪队列，第 1 级就绪队列中进程的调度级别最高，可获得的时间片最短，第 N 级就绪队列中进程的调度级别最低，可获得的时间片最长。 具体的调度方法是：创建一个新进程时，它的 PCB 将进入第 1 级就绪队列 的末尾。对于在第 1 级到第 N-1 级队列中的进程，如果在分配给它的时间片内完 成了全部工作，那么就撤离系统；如果在时间片没有用完时提出了输入/输出请 求或要等待某事件发生，那么就进入相应的阻塞队列里等待。在所等待的事件出 现时，仍回到原队列末尾，参与下一轮调度（也就是每个队列实行先来先服务调 度算法）；如果用完了时间片还没有完成自己的工作，那么只能放弃对 CPU 的使 用，降到低一级队列的末尾，参与那个队列的调度。对位于最后一个队列里的进
数据项 next
process_name process_number
process_start_moment process_need_time process_time_slice process_priority
作用 前向指针，指向下一个进程控制块，用来构 成进程队列 进程名称 进程号，当进程有相同名称时，用来区分进 程 进程启动时刻 进程要求运行时间 时间片 优先数 图 2-2 进程控制块
//显示进程队列
PCB *create_process( );
//创建进程函数,成功时返回新创建进程