进程调度实验讲解
计算机操作系统进程调度实验报告
计算机操作系统进程调度实验报告实验报告:计算机操作系统进程调度1.实验背景与目的计算机操作系统是一种负责管理和协调计算机硬件和软件资源的系统。
进程调度作为操作系统的重要功能之一,主要负责决定哪些进程可以运行、何时运行以及运行多长时间等问题。
本实验旨在通过实践学习进程调度的原理和实现细节,加深对操作系统的理解。
2.实验原理与步骤(1)实验原理:进程调度的目标是充分利用计算机资源,提高系统的吞吐率和响应时间。
常用的调度算法有先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、时间片轮转(RR)等。
在本实验中,我们将实现时间片轮转调度算法,并对比不同算法的性能差异。
(2)实验步骤:1)设计进程数据结构:创建进程控制块(PCB)结构体,包含进程的标识符、到达时间、服务时间、剩余时间、等待时间等信息。
2)生成进程:根据指定的进程个数和服务时间范围,生成随机的进程并初始化进程控制块。
3)时间片轮转调度算法:根据时间片大小,按照轮转调度的方式进行进程调度。
4)性能评估:通过记录进程的等待时间和周转时间,比较不同调度算法的性能差异。
3.实验结果与分析通过实验我们生成了10个进程,并使用时间片大小为2进行轮转调度。
下表列出了各个进程的信息及调度结果。
进程到达时间服务时间剩余时间等待时间周转时间P108068P214004P3291310P4350115P542032P6570147P763063P8761714P981071P1093104从实验结果可以看出,时间片轮转调度算法相对公平地分配了CPU给各个进程,减少了等待时间和周转时间。
但是,对于长时间服务的进程,可能出现饥饿问题,即一些耗时较长的进程无法得到充分的CPU时间。
与时间片轮转算法相比,先来先服务(FCFS)算法对于短作业具有更好的响应时间,但可能导致长作业等待时间过长。
最短作业优先(SJF)算法能够最大化短作业的优先级,提高整体性能。
4.实验总结与体会本次实验通过实践了解了进程调度的原理与实现细节,加深了对操作系统的理解。
操作系统实验报告进程调度
操作系统实验报告进程调度操作系统实验报告:进程调度引言在计算机科学领域中,操作系统是一个重要的概念,它负责管理和协调计算机系统中的各种资源,包括处理器、内存、输入/输出设备等。
其中,进程调度是操作系统中一个非常重要的组成部分,它负责决定哪个进程在何时获得处理器的使用权,以及如何有效地利用处理器资源。
实验目的本次实验的目的是通过对进程调度算法的实验,深入理解不同的进程调度算法对系统性能的影响,并掌握进程调度算法的实现方法。
实验环境本次实验使用了一台配备了Linux操作系统的计算机作为实验平台。
在该计算机上,我们使用了C语言编写了一些简单的进程调度算法,并通过模拟不同的进程调度场景进行了实验。
实验内容1. 先来先服务调度算法(FCFS)先来先服务调度算法是一种简单的进程调度算法,它按照进程到达的顺序进行调度。
在本次实验中,我们编写了一个简单的FCFS调度算法,并通过模拟多个进程同时到达的情况,观察其对系统性能的影响。
2. 短作业优先调度算法(SJF)短作业优先调度算法是一种根据进程执行时间长度进行调度的算法。
在本次实验中,我们编写了一个简单的SJF调度算法,并通过模拟不同长度的进程,观察其对系统性能的影响。
3. 时间片轮转调度算法(RR)时间片轮转调度算法是一种按照时间片大小进行调度的算法。
在本次实验中,我们编写了一个简单的RR调度算法,并通过模拟不同时间片大小的情况,观察其对系统性能的影响。
实验结果通过实验,我们发现不同的进程调度算法对系统性能有着不同的影响。
在FCFS 算法下,长作业会导致短作业等待时间过长;在SJF算法下,长作业会导致短作业饥饿现象;而RR算法则能够较好地平衡不同进程的执行。
因此,在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的进程调度算法。
结论本次实验通过对进程调度算法的实验,深入理解了不同的进程调度算法对系统性能的影响,并掌握了进程调度算法的实现方法。
同时,也加深了对操作系统的理解,为今后的学习和研究打下了良好的基础。
实验一、进程调度实验报告
实验一、进程调度实验报告一、实验目的进程调度是操作系统中的核心功能之一,其目的是合理地分配 CPU 资源给各个进程,以提高系统的整体性能和资源利用率。
通过本次实验,我们旨在深入理解进程调度的原理和算法,掌握进程状态的转换,观察不同调度策略对系统性能的影响,并通过实际编程实现来提高我们的编程能力和对操作系统概念的理解。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10,编程语言为 C++,开发工具为 Visual Studio 2019。
三、实验原理1、进程状态进程在其生命周期中会经历不同的状态,包括就绪态、运行态和阻塞态。
就绪态表示进程已经准备好执行,只等待 CPU 分配;运行态表示进程正在 CPU 上执行;阻塞态表示进程由于等待某个事件(如 I/O操作完成)而暂时无法执行。
2、调度算法常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、时间片轮转(RR)等。
先来先服务算法按照进程到达的先后顺序进行调度。
短作业优先算法优先调度执行时间短的进程。
时间片轮转算法将 CPU 时间划分成固定大小的时间片,每个进程轮流获得一个时间片执行。
四、实验内容1、设计并实现一个简单的进程调度模拟器定义进程结构体,包含进程 ID、到达时间、执行时间、剩余时间等信息。
实现进程的创建、插入、删除等操作。
实现不同的调度算法。
2、对不同调度算法进行性能测试生成一组具有不同到达时间和执行时间的进程。
分别采用先来先服务、短作业优先和时间片轮转算法进行调度。
记录每个算法下的平均周转时间、平均等待时间等性能指标。
五、实验步骤1、进程结构体的定义```c++struct Process {int pid;int arrivalTime;int executionTime;int remainingTime;int finishTime;int waitingTime;int turnaroundTime;};```2、进程创建函数```c++void createProcess(Process processes, int& numProcesses, int pid, int arrivalTime, int executionTime) {processesnumProcessespid = pid;processesnumProcessesarrivalTime = arrivalTime;processesnumProcessesexecutionTime = executionTime;processesnumProcessesremainingTime = executionTime;numProcesses++;}```3、先来先服务调度算法实现```c++void fcfsScheduling(Process processes, int numProcesses) {int currentTime = 0;for (int i = 0; i < numProcesses; i++){if (currentTime < processesiarrivalTime) {currentTime = processesiarrivalTime;}processesistartTime = currentTime;currentTime += processesiexecutionTime;processesifinishTime = currentTime;processesiwaitingTime = processesistartTime processesiarrivalTime;processesiturnaroundTime = processesifinishTime processesiarrivalTime;}}```4、短作业优先调度算法实现```c++void sjfScheduling(Process processes, int numProcesses) {int currentTime = 0;int minExecutionTime, selectedProcess;bool found;while (true) {found = false;minExecutionTime = INT_MAX;selectedProcess =-1;for (int i = 0; i < numProcesses; i++){if (processesiarrivalTime <= currentTime &&processesiremainingTime < minExecutionTime &&processesiremainingTime > 0) {found = true;minExecutionTime = processesiremainingTime;selectedProcess = i;}}if (!found) {break;}processesselectedProcessstartTime = currentTime;currentTime += processesselectedProcessremainingTime;processesselectedProcessfinishTime = currentTime;processesselectedProcesswaitingTime =processesselectedProcessstartTime processesselectedProcessarrivalTime;processesselectedProcessturnaroundTime =processesselectedProcessfinishTime processesselectedProcessarrivalTime;processesselectedProcessremainingTime = 0;}}```5、时间片轮转调度算法实现```c++void rrScheduling(Process processes, int numProcesses, int timeSlice) {int currentTime = 0;Queue<int> readyQueue;for (int i = 0; i < numProcesses; i++){readyQueueenqueue(i);}while (!readyQueueisEmpty()){int currentProcess = readyQueuedequeue();if (processescurrentProcessarrivalTime > currentTime) {currentTime = processescurrentProcessarrivalTime;}if (processescurrentProcessremainingTime <= timeSlice) {currentTime += processescurrentProcessremainingTime;processescurrentProcessfinishTime = currentTime;processescurrentProcesswaitingTime =processescurrentProcessstartTime processescurrentProcessarrivalTime;processescurrentProcessturnaroundTime =processescurrentProcessfinishTime processescurrentProcessarrivalTime;processescurrentProcessremainingTime = 0;} else {currentTime += timeSlice;processescurrentProcessremainingTime = timeSlice;readyQueueenqueue(currentProcess);}}}```6、性能指标计算函数```c++void calculatePerformanceMetrics(Process processes, int numProcesses, double& averageWaitingTime, double& averageTurnaroundTime) {double totalWaitingTime = 0, totalTurnaroundTime = 0;for (int i = 0; i < numProcesses; i++){totalWaitingTime += processesiwaitingTime;totalTurnaroundTime += processesiturnaroundTime;}averageWaitingTime = totalWaitingTime / numProcesses; averageTurnaroundTime = totalTurnaroundTime / numProcesses;}```7、主函数```c++int main(){Process processes100;int numProcesses = 0;//创建进程createProcess(processes, numProcesses, 1, 0, 5);createProcess(processes, numProcesses, 2, 1, 3);createProcess(processes, numProcesses, 3, 2, 4);createProcess(processes, numProcesses, 4, 3, 2);//先来先服务调度fcfsScheduling(processes, numProcesses);double fcfsAverageWaitingTime, fcfsAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, fcfsAverageWaitingTime, fcfsAverageTurnaroundTime);cout <<"先来先服务调度的平均等待时间:"<<fcfsAverageWaitingTime << endl;cout <<"先来先服务调度的平均周转时间:"<<fcfsAverageTurnaroundTime << endl;//短作业优先调度sjfScheduling(processes, numProcesses);double sjfAverageWaitingTime, sjfAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, sjfAverageWaitingTime, sjfAverageTurnaroundTime);cout <<"短作业优先调度的平均等待时间:"<<sjfAverageWaitingTime << endl;cout <<"短作业优先调度的平均周转时间:"<<sjfAverageTurnaroundTime << endl;//时间片轮转调度(时间片为 2)rrScheduling(processes, numProcesses, 2);double rrAverageWaitingTime, rrAverageTurnaroundTime;calculatePerformanceMetrics(processes, numProcesses, rrAverageWaitingTime, rrAverageTurnaroundTime);cout <<"时间片轮转调度(时间片为 2)的平均等待时间:"<< rrAverageWaitingTime << endl;cout <<"时间片轮转调度(时间片为 2)的平均周转时间:"<< rrAverageTurnaroundTime << endl;return 0;}```六、实验结果与分析1、先来先服务调度平均等待时间:40平均周转时间:85分析:先来先服务调度算法简单直观,但对于短作业可能会造成较长的等待时间,导致平均等待时间和平均周转时间较长。
操作系统实验报告进程调度
操作系统实验报告进程调度操作系统实验报告:进程调度引言操作系统是计算机系统中最核心的软件之一,它负责管理和调度计算机的资源,提供良好的用户体验。
在操作系统中,进程调度是其中一个重要的功能,它决定了进程的执行顺序和时间片分配,对于提高计算机系统的效率和响应能力至关重要。
本篇实验报告将重点介绍进程调度的相关概念、算法和实验结果。
一、进程调度的概念进程调度是操作系统中的一个重要组成部分,它负责决定哪个进程可以使用CPU,并为其分配执行时间。
进程调度的目标是提高系统的吞吐量、响应时间和公平性。
在多道程序设计环境下,进程调度需要考虑多个进程之间的竞争和协作,以实现资源的合理利用。
二、进程调度算法1. 先来先服务调度(FCFS)先来先服务调度算法是最简单的进程调度算法之一,它按照进程到达的顺序进行调度,即先到达的进程先执行。
这种算法的优点是公平性高,缺点是无法适应长作业和短作业混合的情况,容易产生"饥饿"现象。
2. 最短作业优先调度(SJF)最短作业优先调度算法是根据进程的执行时间来进行调度的,即执行时间最短的进程先执行。
这种算法的优点是能够最大程度地减少平均等待时间,缺点是无法适应实时系统和长作业的情况。
3. 时间片轮转调度(RR)时间片轮转调度算法是一种抢占式调度算法,它将CPU的执行时间划分为固定大小的时间片,并按照轮转的方式分配给各个进程。
当一个进程的时间片用完后,它将被挂起,等待下一次调度。
这种算法的优点是能够保证每个进程都能够获得一定的执行时间,缺点是无法适应长作业和短作业混合的情况。
4. 优先级调度(Priority Scheduling)优先级调度算法是根据进程的优先级来进行调度的,优先级高的进程先执行。
这种算法的优点是能够根据进程的重要性和紧急程度进行灵活调度,缺点是可能会导致低优先级的进程长时间等待。
三、实验结果与分析在实验中,我们使用了不同的进程调度算法,并对其进行了性能测试。
操作系统进程调度实验
操作系统进程调度实验操作系统进程调度是操作系统中非常重要的一个功能,它决定了多个进程的执行顺序和调度策略。
进程调度的好坏直接影响着系统的性能和资源利用率。
本实验旨在通过实现一个简单的进程调度模拟,了解不同的调度算法,探讨其优劣和适用场景。
一、实验目的和原理本实验的目标是实现进程调度模拟,并探究不同调度算法的性能和适用场景。
通过实验,我们可以了解以下内容:1.进程调度算法的基本原理和实现方式;2.比较不同调度算法的优劣和特点;3.了解不同调度算法在不同场景下的应用。
二、实验环境和工具本实验使用C语言进行实现,可以选择任何一种编程环境和工具,例如Dev-C++、Visual Studio等。
三、实验过程及方法1.实现一个进程控制块(PCB)的数据结构,用来保存进程的相关信息,包括进程ID、进程状态、优先级等。
2.实现一个进程队列,用来保存就绪队列中的进程。
可以使用数组或链表等数据结构实现。
3. 实现不同调度算法的函数,包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、优先级调度(Priority Scheduling)和时间片轮转(Round Robin)等。
4.根据实际需求生成一批进程,设置其信息,并根据不同算法进行调度。
5.对比不同算法的运行结果和性能,分析其优劣。
四、实验结果和分析通过实验,我们可以得到每个算法的平均等待时间、平均周转时间和吞吐量等性能指标。
根据这些指标,我们可以对不同算法进行评价和分析。
1.先来先服务(FCFS)算法FCFS算法是最简单的调度算法,按照进程到达的顺序进行调度。
它的主要优点是实现简单、公平性好。
然而,FCFS算法有明显的缺点,会导致长作业等待时间过长,产生"饥饿"现象。
2.最短作业优先(SJF)算法SJF算法是按照进程的执行时间长短进行调度的算法。
它能够最大限度地减少平均等待时间和周转时间,但是需要提前知道所有进程的执行时间,这在实际中是很难做到的。
进程调度算法实验报告
计算机操作系统实验报告实验二进程调度算法一、实验名称:进程调度算法二、实验内容:编程实现如下算法:1.先来先服务算法;2.短进程优先算法;3.时间片轮转调度算法。
三、问题分析与设计:1.先来先服务调度算法先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法,该算法既可以用于作业调度,也可用于进程调度。
当在作业调度中采用该算法时,每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业,将他们调入内存,为它们分配资源、创建进程,然后放入就绪队列。
在进程调度中采用FCFS算法时,则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程,为之分配处理机,使之投入运行。
该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。
FCFS算法比较有利于长作业(进程),2.短作业(进程)优先调度算法短作业(进程)优先调度算法SJ(P)F,是指对短作业或短进程优先调度的算法。
它们可以分别用于作业调度和进程调度。
短作业优先(SJF)的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业,将它们调入内存运行。
而短进程(SPF)调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程,将处理机分配给它,使它立即执行并一直执行到完成,或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。
SJ(P)F调度算法能有效地降低作业(进程)的平均等待时间,提高系统吞吐量。
该算法对长作业不利,完全未考虑作业的紧迫程度。
3.时间片轮转算法在时间片轮转算法中,系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列,每次调度时,把CPU分配给队首进程,并令其执行一个时间片。
当执行的时间片用完时,由一个计数器发出时钟中断请求,调度程序便据此信号来停止该进程的执行,并将它送往就绪队列的末尾;然后,再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程,同时也让它执行一个时间片。
这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。
换言之,系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。
实验进程调度的实验报告
一、实验目的1. 加深对进程概念和进程调度算法的理解。
2. 掌握进程调度算法的基本原理和实现方法。
3. 培养编程能力和系统分析能力。
二、实验环境1. 操作系统:Windows 102. 编程语言:C++3. 开发工具:Visual Studio 2019三、实验内容1. 实现进程调度算法2. 创建进程控制块(PCB)3. 模拟进程调度过程四、实验原理进程调度是操作系统核心功能之一,负责将CPU分配给就绪队列中的进程。
常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、优先级调度、时间片轮转(RR)等。
1. 先来先服务(FCFS)算法:按照进程到达就绪队列的顺序进行调度。
2. 短作业优先(SJF)算法:优先调度运行时间最短的进程。
3. 优先级调度算法:根据进程的优先级进行调度,优先级高的进程优先执行。
4. 时间片轮转(RR)算法:每个进程分配一个时间片,按顺序轮流执行,时间片结束后进行调度。
五、实验步骤1. 定义进程控制块(PCB)结构体,包含进程名、到达时间、运行时间、优先级、状态等信息。
2. 创建进程队列,用于存储就绪队列、等待队列和完成队列。
3. 实现进程调度算法:a. FCFS算法:按照进程到达就绪队列的顺序进行调度。
b. SJF算法:优先调度运行时间最短的进程。
c. 优先级调度算法:根据进程的优先级进行调度。
d. 时间片轮转(RR)算法:每个进程分配一个时间片,按顺序轮流执行。
4. 模拟进程调度过程:a. 初始化进程队列,将进程添加到就绪队列。
b. 循环执行调度算法,将CPU分配给就绪队列中的进程。
c. 更新进程状态,统计进程执行时间、等待时间等指标。
d. 当进程完成时,将其移至完成队列。
六、实验结果与分析1. FCFS算法:按照进程到达就绪队列的顺序进行调度,简单易实现,但可能导致短作业等待时间过长。
2. SJF算法:优先调度运行时间最短的进程,能提高系统吞吐量,但可能导致进程饥饿。
进程调度 实验报告
进程调度实验报告进程调度实验报告概述:进程调度是操作系统中一个重要的组成部分,它负责决定在多个进程同时运行时,每个进程分配到的CPU时间片以及切换进程的时机。
合理的进程调度算法能够提高系统的性能和资源利用率,因此对进程调度的研究和优化具有重要意义。
1. 背景介绍进程调度是操作系统中的一个关键任务,它负责管理和控制多个进程的执行顺序,以实现对CPU的合理分配。
在多道程序设计环境下,进程调度的作用尤为重要。
进程调度算法的好坏直接影响着系统的性能和响应速度。
2. 进程调度算法2.1 先来先服务(FCFS)先来先服务是最简单的调度算法之一,它按照进程到达的先后顺序进行调度,即先到达的进程先执行,直到该进程执行完成或者发生I/O操作。
FCFS算法的优点是公平且易于实现,但是它无法适应不同进程的执行时间差异,可能导致长作业效应。
2.2 最短作业优先(SJF)最短作业优先调度算法是根据进程的执行时间长度来进行调度,执行时间越短的进程越优先执行。
SJF算法能够最大程度地减少平均等待时间,但是它需要预先知道进程的执行时间,这在实际应用中往往是不可行的。
2.3 时间片轮转(RR)时间片轮转是一种经典的调度算法,它将CPU的执行时间划分为若干个时间片,每个进程在一个时间片内执行,如果时间片用完还没有执行完,则将该进程放入就绪队列的末尾,继续执行下一个进程。
RR算法能够保证每个进程都能获得公平的CPU时间,但是对于长时间执行的进程,会导致较大的上下文切换开销。
3. 实验设计与结果分析为了评估不同进程调度算法的性能,我们设计了一系列实验。
首先,我们使用不同的进程到达时间和执行时间生成一组测试数据。
然后,分别使用FCFS、SJF和RR算法进行调度,并记录每个进程的等待时间和周转时间。
最后,我们对实验结果进行分析。
实验结果显示,FCFS算法对于执行时间较长的进程会出现较长的平均等待时间,而SJF算法能够有效减少平均等待时间。
进程的调度实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验,加深对操作系统进程调度原理的理解,掌握先来先服务(FCFS)、时间片轮转(RR)和动态优先级(DP)三种常见调度算法的实现,并能够分析这些算法的优缺点,提高程序设计能力。
二、实验环境- 编程语言:C语言- 操作系统:Linux- 编译器:GCC三、实验内容本实验主要实现以下内容:1. 定义进程控制块(PCB)结构体,包含进程名、到达时间、服务时间、优先级、状态等信息。
2. 实现三种调度算法:FCFS、RR和DP。
3. 创建一个进程队列,用于存储所有进程。
4. 实现调度函数,根据所选算法选择下一个执行的进程。
5. 模拟进程执行过程,打印进程执行状态和就绪队列。
四、实验步骤1. 定义PCB结构体:```ctypedef struct PCB {char processName[10];int arrivalTime;int serviceTime;int priority;int usedTime;int state; // 0: 等待,1: 运行,2: 完成} PCB;```2. 创建进程队列:```cPCB processes[MAX_PROCESSES]; // 假设最多有MAX_PROCESSES个进程int processCount = 0; // 实际进程数量```3. 实现三种调度算法:(1)FCFS调度算法:```cvoid fcfsScheduling() {int i, j;for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;if (processes[i].usedTime == processes[i].serviceTime) { processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[i].processName); }for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```(2)RR调度算法:```cvoid rrScheduling() {int i, j, quantum = 1; // 时间片for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;processes[i].serviceTime--;if (processes[i].serviceTime <= 0) {processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[i].processName); } else {processes[i].arrivalTime++;}for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```(3)DP调度算法:```cvoid dpScheduling() {int i, j, minPriority = MAX_PRIORITY;int minIndex = -1;for (i = 0; i < processCount; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= 0 && processes[i].priority < minPriority) {minPriority = processes[i].priority;minIndex = i;}}if (minIndex != -1) {processes[minIndex].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程:%s\n", processes[minIndex].processName);processes[minIndex].usedTime++;processes[minIndex].priority--;processes[minIndex].serviceTime--;if (processes[minIndex].serviceTime <= 0) {processes[minIndex].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程:%s 完成\n", processes[minIndex].processName); }}}```4. 模拟进程执行过程:```cvoid simulateProcess() {printf("请选择调度算法(1:FCFS,2:RR,3:DP):");int choice;scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:fcfsScheduling();break;case 2:rrScheduling();break;case 3:dpScheduling();break;default:printf("无效的调度算法选择。
实验四进程调度
实验四进程调度在计算机系统中,进程调度是一项至关重要的任务,它决定了系统中各个进程如何共享 CPU 资源,以实现高效的计算和响应。
本次实验四的主题就是进程调度,通过实际操作和观察,深入理解这一关键概念。
进程调度的基本概念其实并不复杂。
简单来说,就是当多个进程都在等待 CPU 时间时,系统需要决定哪个进程先获得 CPU 进行运行。
这就好像在一个繁忙的办公室里,有好几个人都等着用一台打印机,需要有人来决定谁先使用。
在进程调度中,有几个关键的因素需要考虑。
首先是进程的优先级。
优先级高的进程通常会先得到 CPU 时间。
这就好比在紧急情况下,重要的任务会被优先处理。
然后是进程的状态,比如运行、就绪和阻塞。
运行中的进程正在使用 CPU,就绪进程已经准备好运行,只等 CPU 分配,而阻塞进程则因为某些原因暂时无法运行,比如等待输入输出完成。
为了更好地理解进程调度,我们在实验中采用了不同的调度算法进行模拟和比较。
其中包括先来先服务(FCFS)算法、短作业优先(SJF)算法和时间片轮转算法。
先来先服务算法是最简单直观的一种。
它就像排队买东西,先到的先服务。
这种算法的优点是实现简单,公平性较好,但缺点也很明显,就是可能会导致短作业等待时间过长,因为不管后面的作业多短,都得等前面的长作业完成。
短作业优先算法则是优先选择运行时间短的进程。
这可以有效地减少平均等待时间,提高系统的吞吐量。
但它也有问题,比如可能会造成长作业一直得不到处理,而且要准确预估作业的运行时间并不容易。
时间片轮转算法则是将 CPU 时间分成固定大小的时间片,每个进程轮流获得一个时间片来运行。
这种算法能够保证每个进程都能及时得到响应,避免某些进程长时间等待,但如果时间片设置不合理,可能会导致频繁的上下文切换,增加系统开销。
在实验中,我们通过编写程序来模拟这些算法的运行过程。
首先,我们需要定义进程的相关属性,比如进程 ID、到达时间、运行时间和优先级等。
操作系统实验——动态优先级进程调度实验报告
1.实验名称:动态优先权调度过程中就绪队列的模拟2.实验要求:采用动态优先权的进程调度算法,用C语言编程模拟调度过程中每个时间片内的就绪队列。
3.实验内容:(1)每个进程控制块PCB用结构描述,包括以下字段:*进程标识符id*进程优先数priority,并规定优先数越大的进程,其优先权越高。
*进程已占用的CPU时间cputime*进程还需占用的CPU时间alltime,当进程运行完毕时,aiitime变为0*进程的阻塞时间startblock,当进程再运行startblock个时间片后,进程将进入阻塞状态*进程被阻塞的时间blocktime,已阻塞的进程再等待blocktime个时间片后,将转换成就绪状态*进程状态state*队列指针next,将PCB排成队列。
2)调度前,系统中有五个进程,它们的初始状态如下:3)进程在就绪队列呆一个时间片,优先数增加1。
4)进程每运行一个时间片,优先数减3。
5)按下面格式显示每个时间片内就绪队列的情况:READY_QUEUE:->id1->id24.任务分析进程控制块用结构体来表示,包含它的各项属性。
建立两个队列:一个就绪队列,一个阻塞队列。
创建一个进程控制块表示当前正在运行的进程。
程序开始运行时,所有进程都在就绪队列中。
当startblock减少到0时,进程进入阻塞队列。
在阻塞队列中的进程,当blocktime减少到0时,转入就绪队列。
在就绪队列中的进程,如果优先级比当前正在执行的进程高,就可以取代当前进程获取时间片。
当前进程如果运行完毕,就绪队列中优先级最高的进程就可以成为新当前进程。
5.程序流程图#include〈iostream〉#include〈string〉usingnamespace std;#define LEN5typedefenum STATE{READYBLOCKEND}STATE;//定义进程控制块typedefstruct PCB{int id;int priority;int cputime;int alltime;int startblock;int blocktime;STATE state;}PCB;//定义队列typedefstruct queue{int si ze;PCB*data[LEN];}Queue;PCB ps[LEN];PCB*cp; //进程最大数量//进程状态//就绪//阻塞//完成//进程标识符//进程优先级//已占用的CPU时间//还需占用的CPu时间//阻塞时间//被阻塞时间//进程状态//队列中进程的数量//进程的指针//进程数组//当前正在运行的进程6.程序清单Queue rQueue,bQueue;//就绪队列和阻塞队列//就绪队列按优先级降序排序(使用了冒泡排序法)void rQueueSort(){ PCB*temp;for(int i=0;i<rQueue.size-1;i++){for(int j=0;j<rQueue.size-1-i;j++){if(rQueue.data[j]-〉priority<rQueue.data[j+1]-〉priority){temp=rQueue.data[j];rQueue.data[j]=rQueue.data[j+1];}}rQueue.dataj+1]=temp;}}//初始化void init(){//给进程赋值for(int i=0;i<LEN;i++){ps[i].id=i;ps[i].state=READY;ps[i].cputime=0;ps[i].alltime=3;ps[i].blocktime=0;ps[i].startblock=T;}ps[0].priority=9;ps[1].priority=38;ps[2].priority=30;ps[3].priority=29;ps[4].priority=0;ps[2].alltime=6;ps[4].alltime=4;ps[0].startblock=2;ps[0].blocktime=3;cp=NULL;//当前进程赋空bQueue.size=0;//阻塞队列没有进程for(int i=0;i<LEN;i++){bQueue.data[i]=NULL;rQueue.data[i]=&ps[i];}rQueue.size=5;//所有进程全部进入就绪队列rQueueSort();//对就绪队列排序}//打印void print(){cout〈〈"\nRUNNINGPROG:";if(cp!=NULL){cout〈〈cp->id;}cout<<"\nREADY_QUEUE:";for(int i=0;i<rQueue.size;i++){cout〈〈"-〉"〈〈rQueue.data[i]-〉id; }cout<<"\nBLOCK_QUEUE:";for(int i=0;i<bQueue.size;i++){cout〈〈"-〉"〈〈bQueue.data[i]-〉id; }cout〈〈"\n"<<endl;cout<<"ID\t\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].id<<"\t";}cout<<"\nPRI0RITY\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].priority〈〈"\t";}cout<<"\nCPUTIME\t\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].cputime〈〈"\t";}cout<<"\nALLTIME\t\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].alltime〈〈"\t";}cout<<"\nSTARTBLOCK\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].startblock<<"\t";}cout<<"\nBLOCKTIME\t";for(int i=0;i<LEN;i++){cout〈〈ps[i].blocktime<<"\t";}cout<<"\nSTATE\t\t";for(int i=0;i<LEN;i++){if(ps[i].state==READY){cout<<"READY"<<"\t";}elseif(ps[i].state==BLOCK){cout<<"BLOCK"<<"\t";}elseif(ps[i].state==END){cout〈〈"END"<<"\t";}}cout〈〈endl;}//出队,返回进程指针PCB*pop(Queue*q){PCB*temp;if(q-〉size>0){temp=q-〉data[0];//取出队首进程for(int i=0;i<q-〉size-1;i++){q-〉data[i]=q-〉data[i+1];//其他进程依次向前移动}q->size__;return temp;//返回队首进程}return NULL;}//入队void push(Queue*q,PCB*p){if(q_>size<LEN){q_>data[q_〉size]=p;//将入队的进程放在队尾q_>size++;}return;}//运行进程void run(){if(rQueue.size〉0||bQueue.size〉0){if(cp==NULL){//程序一开始运行时,从就绪队列取出首进程cp=pop(&rQueue);}//当前进程没有结束,但优先级比就绪队列首进程低if(cp_〉alltime〉0&&cp_>priority<rQueue.data[0]_〉priority){}push(&r Queue,c//改变进程状态//从就绪队列取出新的当前进程//修改当前进程的状态 //将当前进程加入阻塞队列 //从就绪队列取出新的当前进程{//当前进程的startblock 为正数时//运行一次减一个时间片//减到0时,修改进程状态//每运行一个时间片//就绪队列中的进程优先级+1//每运行一个时间片//阻塞队列中的进程blocktime-1//将当前进程放入就绪队列 //就绪队列队首进程成为当前进程if (cp-〉alltime==0){cp->state =END ;cp=pop(&rQueue); }//如果当前进程运行结束//startblock 为0,标志着当前进程要进入阻塞状态if (cp —>startblock==0&&cp —>blocktime>0){cp —>state=BLOCK ; push(&bQueue,cp); cp=pop(&rQueue); }elseif (cp —>startblock>0)cp —>st artblock 一; }cp —>alltime ——;if (cp —>alltime==0){cp —>state=END ;for (int i=0;i<rQueue.size;i++){rQueue.data[i]-〉priority++; }for (int i=0;i<bQueue.size;i++){if (bQueue.data[i]-〉blocktime>0){bQueue.data[i]-〉blocktime--; }//当阻塞队列队首进程blocktime 为0时if (bQueue.size 〉0&&bQueue.data[0]-〉blocktime==0){bQueue.data[0]-〉state=READY ;//修改进程状态push(&rQueue,pop(&bQueue));//将阻塞队列首进程取出,放入就绪队列cp —〉priority-=3;//修改当前进程的优先级cp —>cputime++; //当前进程占用CPU 时间片+1 if (cp —>alltime>0){//当前进程还需运行的时间片-1}//每运行一个时间片,就绪队列排一次序rQueueSort();} }//主函数int main(){init();//初始化 print();//打印进程信息 while (1){_sleep(1000);if (rQueue.size==0&&bQueue.size==0){//当两个队列都为空时,结束程序cp-〉state=END ;break ; }run();//运行进程 print();//打印进程信息 }return 0; }7.实验过程记录m 匚:\WINDQWS\system32\cmd.exe程序开始执行,当前进程是优先级最高的1号进程,1号进程的优先级减3、cputime++、执行几次之后,1号进程执行完毕而且优先级也不是最高的了,所以优先级为33的2号进程成为当前进程,开始执行。
实验三 进程调度实验讲稿
内容一:检查上次进程模拟实验情况;实验三进程调度【实验要求】1、复习进程的状态及其转换;2、深入理解同步与互斥的概念及p、v操作;3、了解进程调度的功能和算法;4、上机前仔细阅读参考程序,并在参考程序的基础上,对程序作相应的修改,修改后进行测试,给出最后的实验数据与测试结果。
【实验目的】进程调度是进程管理的主要内容之一,通过设计编程,调试一个简单的进程调度模拟程序,对进程调度,进程运行状态变换及PV操作加深理解和掌握。
【实验内容】1、模拟批处理多道操作系统的进程调度;采用剥夺式优先算法,对三个进程进行模拟调度2、模拟实现同步机构避免并发进程执行时可能与时间相关的错误;模拟PV操作同步机构,用PV操作解决进程进入临界区的问题。
【需修改的实验内容】这一部分内容要求同学们自己编程完成,并进行调试,给出相应的测试数据和测试结果1、将进程的优先级设为动态的优先数,用设置和计算两种方式实现;设置可以用一个设置函数完成,也可以用随机数;计算给出一个计算公式;2、在不修改优先数的基础上,请同学们将由p1先执行改为p3先执行,并进行测试;测试后与参考程序进行比较;给出比较结果。
3、在修改了优先数之后,请同学们将由p1先执行改为p3先执行,并进行测试;测试后与参考程序进行比较;给出比较结果。
【提示】(1)参考程序对三个进程进行模拟调度,对各进程的优先数静态设置,P1,P2,P3三个进程的优先数为1,2,3,并指定P1的优先数最高,P3的优先数最低,每个进程都处于执行态“e”,就绪态“r”,等待态“w”三种状态之一,并假定初始态为“r”。
(2)每一个进程有一个PCB,PCB的内容根据具体情况设置,这里共设置4个数据域,该系统在运行过程中能显示或打印各进程和参数的变化情况,以便观察各进程的调度;(3)参考程序在完成必要的初始化后,便进入进程调度程序,首先由P1进入执行,当执行进程因等待某各事件被阻塞或唤醒某个进程等待进程时,转进程调度。
操作系统实验一进程调度
操作系统实验一进程调度在计算机科学中,操作系统是管理计算机硬件与软件资源的程序,是计算机系统的内核与基石。
而进程调度作为操作系统的核心功能之一,对于系统的性能和资源利用率起着至关重要的作用。
本次操作系统实验一,我们将深入探讨进程调度的原理和实现。
进程,简单来说,是正在运行的程序的实例。
在多道程序环境下,多个进程可能同时竞争计算机系统的资源,如 CPU、内存、I/O 设备等。
进程调度的任务就是从就绪队列中选择一个合适的进程,并将 CPU 分配给它,以实现资源的合理分配和系统的高效运行。
常见的进程调度算法有先来先服务(FCFS)、短作业优先(SJF)、时间片轮转(RR)、优先级调度等。
先来先服务算法按照进程到达就绪队列的先后顺序进行调度,这种算法简单直观,但可能导致短作业等待时间过长,从而影响系统的整体性能。
短作业优先算法则优先调度运行时间短的进程,能够有效降低平均等待时间,但可能对长作业不利,容易造成“饥饿”现象。
时间片轮转算法将 CPU 时间划分成固定大小的时间片,每个进程轮流获得一个时间片的 CPU 使用权。
这种算法能够保证每个进程都能得到及时响应,但时间片的大小选择需要权衡系统的开销和响应时间。
优先级调度算法为每个进程赋予一个优先级,优先级高的进程优先获得 CPU 资源。
然而,确定合理的优先级以及避免低优先级进程“饥饿”是该算法需要解决的问题。
在实验中,我们通过模拟实现这些调度算法,来深入理解它们的工作原理和性能特点。
以时间片轮转算法为例,我们首先需要创建一个就绪队列来存放等待调度的进程。
每个进程包含进程 ID、所需运行时间、已运行时间等信息。
在调度过程中,从就绪队列头部取出一个进程,判断其剩余运行时间是否小于等于时间片。
如果是,则该进程运行完毕,从队列中删除;否则,将其已运行时间增加时间片大小,剩余运行时间减少时间片大小,然后将其移到队列尾部,等待下一轮调度。
通过对不同调度算法的模拟实验,我们可以观察到它们在不同场景下的表现。
进程调度模拟程序实验实验报告
进程调度模拟程序实验实验报告一、实验目的进程调度是操作系统的核心功能之一,它负责合理地分配 CPU 资源给各个进程,以提高系统的性能和效率。
本次实验的目的是通过编写和模拟进程调度程序,深入理解不同的进程调度算法的原理和特点,并比较它们在不同情况下的性能表现。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python,开发环境为 PyCharm。
操作系统为 Windows 10。
三、实验原理1、先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务调度算法按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达的进程先获得 CPU 资源。
2、短作业优先(SJF)调度算法短作业优先调度算法优先调度执行时间短的进程。
3、时间片轮转(RR)调度算法时间片轮转调度算法将 CPU 时间划分为固定大小的时间片,每个进程轮流获得一个时间片的 CPU 资源。
四、实验设计1、进程类的设计创建一个进程类,包含进程 ID、到达时间、服务时间、剩余服务时间等属性,以及用于更新剩余服务时间和判断进程是否完成的方法。
2、调度算法实现分别实现先来先服务、短作业优先和时间片轮转三种调度算法。
3、模拟流程(1)初始化进程列表。
(2)按照选定的调度算法进行进程调度。
(3)计算每个进程的等待时间、周转时间等性能指标。
五、实验步骤1、定义进程类```pythonclass Process:def __init__(self, pid, arrival_time, service_time):selfpid = pidselfarrival_time = arrival_timeselfservice_time = service_timeselfremaining_service_time = service_time```2、先来先服务调度算法实现```pythondef fcfs_scheduling(process_list):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0for process in process_list:if current_time < processarrival_time:current_time = processarrival_timewaiting_time = current_time processarrival_timetotal_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processservice_timeturnaround_time = current_time processarrival_timetotal_turnaround_time += turnaround_timeaverage_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("先来先服务调度算法的平均等待时间:",average_waiting_time)print("先来先服务调度算法的平均周转时间:",average_turnaround_time)```3、短作业优先调度算法实现```pythondef sjf_scheduling(process_list):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0sorted_process_list = sorted(process_list, key=lambda x: xservice_time) for process in sorted_process_list:if current_time < processarrival_time:current_time = processarrival_timewaiting_time = current_time processarrival_timetotal_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processservice_timeturnaround_time = current_time processarrival_timetotal_turnaround_time += turnaround_timeaverage_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("短作业优先调度算法的平均等待时间:",average_waiting_time)print("短作业优先调度算法的平均周转时间:",average_turnaround_time)```4、时间片轮转调度算法实现```pythondef rr_scheduling(process_list, time_slice):current_time = 0total_waiting_time = 0total_turnaround_time = 0ready_queue =while len(process_list) > 0 or len(ready_queue) > 0:for process in process_list:if processarrival_time <= current_time:ready_queueappend(process)process_listremove(process)if len(ready_queue) == 0:current_time += 1continueprocess = ready_queuepop(0)if processremaining_service_time <= time_slice: waiting_time = current_time processarrival_time total_waiting_time += waiting_timecurrent_time += processremaining_service_time turnaround_time = current_time processarrival_time total_turnaround_time += turnaround_time processremaining_service_time = 0else:waiting_time = current_time processarrival_time total_waiting_time += waiting_timecurrent_time += time_sliceprocessremaining_service_time = time_sliceready_queueappend(process)average_waiting_time = total_waiting_time / len(process_list)average_turnaround_time = total_turnaround_time / len(process_list) print("时间片轮转调度算法(时间片大小为", time_slice, ")的平均等待时间:", average_waiting_time)print("时间片轮转调度算法(时间片大小为", time_slice, ")的平均周转时间:", average_turnaround_time)```5、主函数```pythonif __name__ =="__main__":process_list =Process(1, 0, 5),Process(2, 1, 3),Process(3, 2, 8),Process(4, 3, 6)print("先来先服务调度算法:")fcfs_scheduling(process_list)print("短作业优先调度算法:")sjf_scheduling(process_list)time_slice = 2print("时间片轮转调度算法(时间片大小为",time_slice, "):")rr_scheduling(process_list, time_slice)```六、实验结果与分析1、先来先服务调度算法平均等待时间为 575,平均周转时间为 1275。
操作系统实验进程调度
实验三进程调度一. 实验目的加深理解并模拟实现进程(作业)调度算法。
1)熟悉常用的进程调度算法, 如FCFS、SPF、FPF、高响应比优先、时间片轮转;2)结合所学的数据结构及编程知识, 选择三种进程调度算法予以实现。
二. 实验属性该实验为设计性实验。
三. 实验仪器设备及器材普通PC386以上微机四. 实验要求本实验要求2学时完成。
1)本实验要求完成如下任务:2)编程实现单处理机系统中的进程调度, 要求从FCFS、SPF、FPF、高响应比优先、时间片轮转算法中至少选择三个;3)最后编写主函数对所做工作进行测试。
实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法, 针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。
实验后认真书写符合规范格式的实验报告(参见附录A), 并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐, 按时上交。
五: 实验具体设计此程序模拟了两种调度算法, FCFS和SPF, 首先FCFS就是按照进程的创建顺序依次顺序进行, 流程图为:进程顺序执行SPF:每次都进行循环, 选出在该时间刻运行时间最短的进程优先执行。
1.程序代码具体详解:2.创建一结构体作为进程控制器typedef struct PCB{int ID;char state;int arrivetime;int starttime;int finishtime;int servicetime;struct PCB *next;}pcb;定义全局变量作为计时器int time;//计时器创建进程链表:从txt文件中读取数据, 构造一条不含头结点的单链表void Create_process(){ifstream inFile;inFile.open("test.txt");inFile>>n;inFile.get();int i=0;for (;i<n;i++){p=(pcb *)malloc(sizeof(pcb));inFile>>p->ID;inFile>>p->arrivetime;inFile>>p->servicetime;p->starttime=0;p->finishtime=0;p->state='F';p->next=NULL;if(head==NULL){head=p;q=p;time=p->arrivetime;}if(p->arrivetime < time)time=p->arrivetime;q->next=p;q=p;}若执行FCFS算法, 按顺序遍历链表void fcfs1(){int i;p=head;for(i=0;i<n;i++){if(p->state=='F')q=p;run_fcfs1(q);}p=p->next;}}void run_fcfs1(pcb *p1){time = p1->arrivetime > time? p1->arrivetime:time;p1->starttime=time;printf("\n现在时间: %d,开始运行作业%d\n",time,p1->ID);time+=p1->servicetime;p1->state='T';p1->finishtime=time;printf("ID号到达时间开始运行时间服务时间完成时间\n");printf("%d%10d%12d%12d%12d\n",p1->ID,p1->arrivetime,p1->starttime,p1->servicetime,p 1->finishtime);}若执行SPF算法, 每次都从链表头开始遍历链表, 找出arrivetime<=time并且运行时间最短的节点, 执行该节点进程, 最后再删除该节点。
FCFS和SJF进程调度算法实验报告材料讲解
FCFS和SJF进程调度算法实验报告材料讲解实验目的:1.了解先来先服务(FCFS)和短作业优先(SJF)进程调度算法的工作原理;2.掌握进程调度算法的模拟过程;3.理解不同调度算法对系统性能的影响。
实验原理:1.先来先服务(FCFS)调度算法:按照进程到达的先后顺序进行调度,先到达的进程先被执行。
2.短作业优先(SJF)调度算法:选取就绪队列中所需处理时间最短的进程进行执行。
实验过程:1. 设计进程控制块(Process Control Block,PCB)数据结构,包括进程ID、到达时间、服务时间、开始时间、完成时间、周转时间和带权周转时间等字段;2.根据实验要求创建若干个进程,并随机生成不同的到达时间和服务时间,初始化进程控制块;3.按照先来先服务(FCFS)调度算法对创建的进程进行调度,并记录各个进程的开始时间和完成时间;4.根据完成时间计算周转时间和带权周转时间;5.按照短作业优先(SJF)调度算法对创建的进程进行调度,并记录各个进程的开始时间和完成时间;6.根据完成时间计算周转时间和带权周转时间;7.分析比较两种调度算法的结果,评估其对系统性能的影响。
实验结果:以三个进程为例,分别为进程A、进程B和进程C,到达时间和服务时间如下:进程到达时间服务时间A010B26C441.先来先服务(FCFS)调度算法:按照进程到达的先后顺序进行调度。
进程到达时间服务时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间A010010101.0B261016142.3C441620164.02.短作业优先(SJF)调度算法:选取就绪队列中所需处理时间最短的进程进行执行。
进程到达时间服务时间开始时间完成时间周转时间带权周转时间A010010101.0C441014102.5B261420183.0实验分析:从实验结果可以看出,在先来先服务(FCFS)调度算法中,进程A先到达,所以先执行,然后进程B、C依次执行。
由于进程B和进程C的到达时间间隔较小,导致进程B等待的时间较长,所以其带权周转时间最长。
进程调度算法实验报告
实验报告实验一:进程调度算法一、实验目的1.利用高级语言实现三种不同及进程调度算法:短作业优先算法、时间片轮转调度算法和优先级调度算法。
2.通过实验理解有关进程控制块,进程队列等的概念。
二、实验原理各调度算法思想:1.先来先服务算法(FCFS):按照进程进入就绪队列的先后次序来分配CPU,一旦一个进程占有CPU,就一直运行下去,知道该进程完成工作,才释放CPU。
2.时间片轮转算法:系统将所有就绪进程按到达时间的先后次序排成一个队列,进程调度程序总是选择队列中的第一个进程执行,且仅能执行一个时间片,在使用完一个时间片后,即使进程并未完成其运行,也必须将CPU交给下一个进程;如果一个时间片未使用完就完成了该进程,则剩下的时间分配给下一个进程。
3.优先权调度算法;在创建进程时就确定优先权,确定之后在整个程序运行期间不再改变,根据优先级排列,系统会把CPU分配给优先权最高的进程。
三、实验步骤、数据记录及处理1、算法流程抽象数据类型的定义:PCB块结构体类型struct PCB{int name;int arrivetime; //到达时间int servicetime; //服务时间//int starttime[max]; //开始时间int finishtime; //完成/结束时间int turntime; //周转时间int average_turntime; //带权周转时间int sign; //标志进程是否完成int remain_time; //剩余时间int priority; //优先级}pcb[max];主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系:主程序中从键盘得到进程的数量,创建PCB,调用layout()函数显示选择界面。
Layout()函数中选择相应的算法并调用相关函数如:FCFS()、time_segment();、Priority(),这三个函数分别实现先来先服务算法,时间片轮转算法和优先级算法,最后分别打印。
进程调度实验报告
操作系统实验 报告实验项目: 进程调度学 院: 计算机学院专 业:班 级:学 号:姓 名:1. 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。
当就绪进程个数大于处理机数时,就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理机。
本实验模拟在单处理机情况下的进程调度,加深了解进程调度的工作。
2. 实验内容设计一个按时间片轮转法实现进程调度的程序。
(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Q 1,Q 2,Q 3,Q 4,Q 5。
指针——进程按顺序排成循环队列,用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址,最后一个进程的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。
要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。
已运行时间——假设进程已经运行的单位时间数,初始值为“0”。
状态——有两种状态,“就绪”和“结束”,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)每次运行所设计的进程调度程序前,为每个进程任意确定它的“要求运行时间”。
(3)把五个进程按顺序排成循环队列,用指针指出队列连接情况。
另用一标志单元记录轮到运行的进程。
例如,当前轮到Q 2执行,则有:进程名 指针 要求运行时间 已运行时间 状态标志单元(4)进程调度总是选择标志单元指示的进程运行。
由于本实验是模拟进程调度的功能,所以对被选中的进程并不实际的启动运行,而是执行“已运行时间+1”来模拟进程的一次运行,表示进程已经运行过一个单位的时间。
请注意:在实际的系统中,当一个进程被选中运行时,必须置上该进程可以运行的时间片值,以及恢复进程的现场,让它占有处理机运行,直到出现等待事件或运行满一个时间片。
在这时省去了这些工作,仅用“已运行时间+1”来表示进程已经运行满一个时间片。
(5)进程运行一次后,应把该进程的进程控制块中的指针值送到标志单元,以指示下一个轮到运行的进程。
操作系统实验二进程调度
操作系统实验二进程调度摘要:进程调度是操作系统中重要的功能之一,可以决定进程的优先级和执行顺序。
本实验主要介绍了进程调度的概念、不同的调度算法以及如何实现进程调度。
一、概念介绍进程调度是操作系统中的一项重要功能,用于决定哪个进程能够在处理器上运行。
在操作系统中存在多个进程需要同时运行,而处理器资源有限,因此需要通过进程调度来合理地安排进程的执行顺序,提高系统的效率。
进程调度的目标是使系统的吞吐量最大化、响应时间最短、资源利用率最高等。
常见的调度策略包括先来先服务(FCFS)、最短作业优先(SJF)、时间片轮转、优先级调度等。
二、调度算法介绍1.先来先服务(FCFS)先来先服务(FCFS)是最简单的调度算法,按照进程到达的顺序进行调度,先到达的进程先执行。
FCFS算法不考虑进程的优先级和执行时间,容易导致平均等待时间长。
2.最短作业优先(SJF)最短作业优先(SJF)调度算法按照进程所需的CPU时间进行排序,优先调度所需时间最短的进程。
SJF算法可以减少平均等待时间,但可能会导致长作业等待时间过长。
3.时间片轮转时间片轮转是一种抢占式调度策略,将处理器的使用权分割为若干个时间片,每个进程在一个时间片内运行,如果时间片用完仍未运行完,则将该进程放到队列的末尾,并让下一个进程运行。
时间片轮转算法保证了公平性和响应时间,但可能会导致上下文切换次数过多。
4.优先级调度优先级调度是根据进程的优先级进行调度,优先级高的进程先执行。
优先级可以根据进程类型、实时性等因素确定,不同的操作系统可能有不同的优先级范围和策略。
三、实验步骤1.定义进程结构:定义进程结构体,包含进程ID、进程状态、优先级、执行时间等信息。
2.初始化进程队列:将所有进程按照到达的先后顺序加入到进程队列中。
3.实现调度算法:根据不同的调度算法,实现相应的进程调度算法代码。
可以使用循环遍历进程队列,并根据不同的调度策略决定下一个要执行的进程。
4.执行进程调度:在每个时间片结束后,根据调度算法选取下一个要执行的进程,并更新进程的状态和执行时间。
实验一进程调度——starof
实验一 进程调度一.实验题目:1、编写并调试一个模拟的进程调度程序,采用“最高优先数优先”调度算法对五个进程进行调度。
2、编写并调试一个模拟的进程调度程序,采用“轮转法”调度算法对五个进程进行调度。
二:实验目的用高级语言编写和调试一个进程调度程序,以加深对进程的概念及进程调度算法的理解.三.实验内容:最高优先级优先调度算法1)优先级简介动态优先数是指在进程创建时先确定一个初始优先数, 以后在进程运行中随着进程特性的改变不断修改优先数,这样,由于开始优先数很低而得不到CPU的进程,就能因为等待时间的增长而优先数变为最高而得到CPU运行。
例如:在进程获得一次CPU后就将其优先数减少1。
或者,进程等待的时间超过某一时限时增加其优先数的值,等等。
2)详细设计优先权调度算法:1、设定系统中有五个进程,每一个进程用一个进程控制块( PCB)表示,进程队列采用链表数据结构。
2、 进程控制块包含如下信息:进程名、优先数、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
3、 在每次运行设计的处理调度程序之前,由终端输入五个进程的“优先数”和“要求运行时间”。
4、 进程的优先数及需要的运行时间人为地指定.进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
5、 采用优先权调度算法,将五个进程按给定的优先数从大到小连成就绪队列。
用头指针指出队列首进程,队列采用链表结构。
6、 处理机调度总是选队列首进程运行。
采用动态优先数办法,进程每运行一次优先数减“1”,同时将已运行时间加“1”。
7、 进程运行一次后,若要求运行时间不等于已运行时间,则再将它加入就绪队列;否则将其状态置为“结束”,且退出就绪队列。
8、 “就绪”状态的进程队列不为空,则重复上面6,7步骤,直到所有进程都成为“结束”状态。
9、 在设计的程序中有输入语句,输入5个进程的“优先数”和“要求运行时间”,也有显示或打印语句,能显示或打印每次被选中进程的进程名、运行一次后队列的变化,以及结束进程的进程名。
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《操作系统》设计性实验指导书实验名称:进程调度实验项目性质:本实验项目是综合应用数据结构、C 语言、数据库、操作系统等多门课程的知识,来设计开发的一个系统功能程序。
学生通过此设计性实验,培养学生程序设计的方法和技巧,提高学生编制清晰、合理、可读性好的程序的能力,加深对操作系统理论的理解。
使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理及基本功能,具有分析现代操作系统,设计和开发简单操作系统部分功能的基本能力。
对于操作系统理论的掌握与进一步学习具有非常重要的意义。
计划学时:2学时 一 实验目的:操作系统原理是一门理论性很强的课程,仅仅靠课本上的知识,很难了解到OS 具体如何管理资源的.以及一些算法是如何实现.因此选了进程调度中的先入先出,最高响应比两个算法来做模拟.通过本设计可以了解进度调度算法有多种,掌握先来先出,最高响应比优先算法及之间的优劣. 二 实验设备PC 机,Windows 操作系统,visual C++等。
三 实验相关知识点1.先来先服务调度算法 先来先服务(FCFS)调度算法是最简单的处理机调度算法.实现该算法的数据结构是FIFO 队列(程序中由链表实现),其思想是:将CPU 分配给最先到达就绪队列的进程,该进程一直运行到完成或发生某种事件后等待后,才放弃CPU 。
FCFS 调度算法的性能:(1) 有利于长作业,不利于短作业。
(2) 有利于需要CPU 时间长而需I/0时间短的作业,不利于需要时间短而需要I/0时间长的作业。
(3) 可能导致CPU 和I/0设备的利用率比较低。
例如:系统中有一道作业A ,需要CPU 时间长需I/0时间短;B-E 作业需要CPU 时间短而需I/0时间长。
当这些作业进入系统后,作业A 占用CPU ,在A 运行期间,B-E 相继完成了I/0操作,并依次进入就绪队列等待CPU ,当B-E 等待CPU 时,I/0设备空闲。
A 运行一段时间后请求I/0操作,而B-E 由于使用CPU 很短一段时间后又请求I/0操作,此时CPU 处于空闲状态。
A 完成了I/O 操作后重新进入就绪队列,并立即占用CPU 。
而B-E 作业完成其相应的I/0后又进入就绪队列等待CPU ,直至A 执行完毕。
这就造成了一种“堆集现象”,导致CPU 和I/0设备的利用都比较低。
2.最高响应比优先(Highest Response –ratio Next,HRN )调度算法是对FCFS 算法和SPF 算法的一种结合平衡。
FCFS 算法是只考虑运行时间而未考虑等待时间的长短。
因此,这两种调度算法在某些情况下都有不足之处。
HRN 调度算法同时考虑每个进程的等待时间的长短和需CPU 时间的长短,从中调度响应比最高的进程调入运行。
响应比的定义如下:SW S S W R +=+=1其中,R 为响应比,W 为等待CPU 的时间,S 为进程需要CPU 服务的时间。
每当需要进行进程调度时,系统计算就绪队列中每个进程的响应比,调度R的值最大的进程投入运行。
由上面的公式和示例可以看出:(1)如果进程的等待时间相同,要求CPU时间越短,其优先级越高,因此该算法有利于短进程。
(2)当需要CPU时间相同时,等待时间长的进程的优先级高,因此该算法有利于进入就绪队列的进程。
(3)当进程需要CPU的时间较长时,随着它等待时间的增加其优先数也随之增加,也有获得调度运行的机会,不会出现“饥饿”现象。
HRN算法是介于FCFS和SPF之间的一种折中算法。
该算法每次调度之前都要计算每个就绪进程的响应比,增加了系统的开销。
另外HRN和SPF一样,需要估算每个进程所需要的CPU服务时间。
四实验内容和要求要求实现先来先服务调度算法和最高响应比优先调度算法,并对两个算法进行比较分析。
要求提交完整的实验报告,提交所有的开发源代码。
五实验步骤算法实现及程序概述:1、建立进程数据结构jcb{进程名,提交时间,需要CPU时间,完成时间,带权周转时间,进程状态,下一个进程}2、建立两个链表(类型:jcb):一个用于生成FCFS队列---head_FCFS;另一个用于生成HRN队列----head_HRN。
FCFS队列按尾插法生成。
HRN按进程提交时间的先后顺序生成。
(初始化输入时完成)3、开始调度。
初始化输入结束后,开始进入调度过程。
对于FCFS,HRN分别用fcfs(), HRN(),完成检查整个调度工作是否完成。
对于fcfs,若未完成,在就绪列队中找到提交时间最早的进程,投入运行。
对于hrn,若未完成,通过find_weigh_max()在就绪队列中找到R响应比最高的程序,接着调入运行。
若完成,整个调度过程结束,也意味着程序的结束(打印输出结果)。
程序流程图:参考程序源代码如下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <conio.h>typedef struct JCB //定义进程控制块{int num; //作业号int name; //作业名char state; //运行状态int tijiaotime; //提交作业时间int starttime; //作业开始时间int finishtime; //结束时间int needtime; //运行需要时间float weighttime; //带权周转时间struct JCB *next; //指向下个作业}jcb;// fun referencevoid sort();void find_weight_max();void input();void run_HRN(jcb *p1);void HRN();//Global var..int time_HRN=0,time_FCFS,n; //计时器jcb *head_FCFS=NULL,*head_HRN=NULL,*p_FCFS,*q_FCFS,*p_HRN,*p;//fun definitionvoid run(jcb *p1,int *time) //将R值最近的进程调入运行;{*time = p1->tijiaotime > *time? p1->tijiaotime:*time;p1->starttime=*time;printf("\ntime:%d,running task:%d\n",*time,p1->num);*time+=p1->needtime;p1->state='F';p1->finishtime=*time;p1->weighttime=(p1->starttime- p1->tijiaotime)/(1.0*p1->needtime) +1;printf("name start need finish\n");printf("%d %d %d %d ",p1->num,p1->starttime,p1->needtime,p1->finishtime);}void show(jcb * p) //打印一个进程个体消息{printf("\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%d\t%.2f\n",p->num,p->tijiaotime,p->needtime, p->starttime,p->finishtime,p->finishtime-p->tijiaotime,p->weighttime);}void fcfo(){int i,j,t;for(j=0;j<n;j++){p=head_FCFS;t=10000;for(i=0;i<n;i++) //找到当前未完成的作业{if(p->tijiaotime<t && p->state=='W'){t=p->tijiaotime;q_FCFS=p; //标记当前未完成的作业}p=p->next;}run(q_FCFS,&time_FCFS);}}void HRN() //所有任务是否结束;{int flag=1;jcb *tmp;while(flag==1){tmp=head_HRN;while(tmp){if(tmp->state=='W'){find_weight_max();break;}tmp=tmp->next;}if(!tmp)flag=0;}}void find_weight_max() //找到当前R值最大的进程; {jcb *tmp,*max;int flag;float max_weight=-1;float weight;tmp=head_HRN;flag=1;while(tmp&&flag==1){if(tmp->state=='F'){tmp=tmp->next;continue;}else if (tmp->tijiaotime>time_HRN)break;else{weight=1+(time_HRN-tmp->tijiaotime)/((1.0)*tmp->needtime);//R=(R+S)/S=1+W/S;if(max_weight < weight){max_weight = weight;max=tmp;}}tmp=tmp->next;}run(max,&time_HRN);}void input() //创建进程,初始化相关数据;{int num;printf("\ntask number:");scanf("%d",&n);for(num=0;num<n;num++){p_FCFS=(jcb *)malloc(sizeof(jcb));p_HRN=(jcb *)malloc(sizeof(jcb));if(head_FCFS==NULL){head_FCFS=p_FCFS;q_FCFS=p_FCFS;}printf("Ordering input:\nname,arrive,need\n");scanf("%d\t%d\t%d",&p_FCFS->num,&p_FCFS->tijiaotime,&p_FCFS->needtime);if(p_FCFS->tijiaotime < time_HRN)time_FCFS=p_FCFS->tijiaotime;q_FCFS->next=p_FCFS;p_FCFS->starttime=0;p_FCFS->finishtime=0;p_FCFS->next=NULL;p_FCFS->state='W';q_FCFS=p_FCFS;*p_HRN=*p_FCFS; //同时将值赋给HRN;sort();}time_HRN=head_HRN->tijiaotime;}void sort() /* 建立对进程进行到达时间按早到晚排列函数*/{jcb *first, *second;int insert=0;if((head_HRN==NULL)||((p_HRN->tijiaotime)<(head_HRN->tijiaotime))) /*到达时间最早的放在队头*/{p_HRN->next=head_HRN;head_HRN=p_HRN;}else /* 进程到达时间比较,插入适当的位置中*/{first=head_HRN;second=first->next;while(second!=NULL){if((p_HRN->tijiaotime)<(second->tijiaotime)) /*若插入进程比当前进程提交时间小,*/{ /*插入到当前进程前面*/p_HRN->next=second;first->next=p_HRN;second=NULL;insert=1;}else /* 插入进程到达时间最晚,则插入到队尾*/{first=first->next;second=second->next;}}if(insert==0) first->next=p_HRN;}}void main(){float switch_time=0,weight_time=0;printf("最高响应比优先算法(HRN)模拟......");input(); //初始化完毕!//先做HRNHRN();printf("\n\n ..............................HRN........................... ....... \n\n");printf("\tname\tarrive\tneed\tstart\tfinish\tswitch\tweight (time)\n");p=head_HRN;while(p) {show(p);switch_time+=p->finishtime-p->tijiaotime;weight_time+=p->weighttime;p=p->next;}printf("\tavg\t\t\t\t\t%.2f\t%.2f\n",switch_time/n,weight_time/n);printf("\n .............................................................. .....\n");//后做FCFSfcfo();printf("\n\n ............................FCFS............................ ....... \n\n");printf("\tname\tarrive\tneed\tstart\tfinish\tswitch\tweight (time)\n");p=head_FCFS;while(p) {show(p);switch_time+=p->finishtime-p->tijiaotime;weight_time+=p->weighttime;p=p->next;}printf("\tavg\t\t\t\t\t%.2f\t%.2f\n",switch_time/n,weight_time/n);printf("\n .............................................................. .....\n");getch();}六实验报告要求(1)实验后,每小组学生将实验结果等内容写出实验报告,包括:实验目的、实验设备、实验原理、实验步骤、实验内容、实验结果与分析、实验讨论等各项报告需符合实验教学的要求,并得到指导教师的认可。