进程调度实验讲解

《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：

S

W 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

#include

#include

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 reference

void 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 definition

void 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

{

p=head_FCFS;

t=10000;

for(i=0;i

{

if(p->tijiaotimestate=='W')

{

t=p->tijiaotime;

q_FCFS=p; //标记当前未完成的作业

}