进程调度程序的设计说明

长沙学院课程设计说明书

题目进程调度程序设计

系(部) 计算机科学与技术系

专业(班级) 2009级数据库二班

学号

指导教师黄彩霞

起止日期2012．6．4-2012．6．15

课程设计任务书

课程名称：操作系统课程设计

设计题目：进程调度程序设计

已知技术参数和设计要求：

1. 设计任务

设计一个虚拟核，该核能支持多任务管理。提供创建进程、终止进程、进程状态转换，进程调度，上下文切换等功能。

2. 问题描述

2.1 系统组成

系统由虚拟核(VKernel)、命令解释程序(Commander)、用户程序（Application）、编译器（Compiler）四部分组成。VKernel首先运行，并常驻存。Kernel启动后，创建Commander进程。根据用户请求创建多个Application进程。Kernel负责维护6个数据结构，包括时间 (Time), 处理器状态(CPUstate),进程表 (PCBTable), 就绪队列(ReadyState),等待队列(BlockedState),运行进程（RunningState）。Time是系统时间片。CPUstate应包括程序计数器PC,累加器A、B,状态寄存器F的值。PCBTable的每一项是一个进程的进程控制块(PCB)。Commander程序、Application程序是用下列CPU虚拟指令书写的程序：

①CPU虚拟指令(以下指令仅供参考, 设计者可以自行设计)

MOV n //把整数n赋给累加器A

SAV m //把累加器A的值存入地址M

ADD n //从累加器A的值减去整数n，结果送到累加器A。

SUB n //从累加器A的值减去整数n，结果送到累加器A。

MUL n //从累加器A的值乘以整数n，结果送到累加器A。

DIV n //从累加器A的值除以整数n，结果送到累加器A。

JEQ m //F为0跳转到m

JLG m //F大于0跳转到m

JLE m //F大于等于0跳转到m

JMP m //无条件跳转到m

OUT port //累加器的容输出到端口port。port为0，指显示器；为1，指扬声器。

②虚拟系统调用(以下系统调用仅供参考, 设计者可自行设计)

exec() //执行程序并创建子进程

exit() //进程终止

block() //进程等待

printk() //在屏幕上打印系统信息

scanf() //从键盘输入一字符串

msg() //向核发送消息

为了简化设计，复杂的系统调用当作广义指令处理。

2.2命令解释程序

命令解释程序从标准输入重复读入用户命令,然后以消息形式发送给核。命令解释程序处理的命令由设计者定义并实现。

2.3 编译器

编译器把虚拟指令和虚拟系统调用编译为可执行字节码。可执行字节码由核解释执行。

3. 功能要求

应实现的功能有：(1)能接收用户提交的命令并执行该命令。(2)执行用户程序：创建进程、终止进程、调度进程、管理进程状态转换

4. 技术要求

采用时间轮转和优先级调度混合算法。优先级以优先数表示，优先数越大则优先级越高。调度时，就绪队列中优先数最大的进程优先运行，相同优先数进程按FIFO方式调度。进程运行一个时间片以后,其优先数数减1（即降低一级）；进程在就绪队列中等待3个时间片以后，其优先数加1。优先数围0～31。

5. 界面要求

用户界面设计不做统一规定，但应做到界面友好，易于操作。

6. 其他要求

编程语言和操作系统不限。

4. 课程设计时间：2周(2012.06.04～2012.6.15)

5. 课程设计的考核方式及评分方法

(1) 考核方式

■课程设计结束时，在机房当场验收。

■教师提供测试数据，检查运行结果是否正确。

■回答教师提出的问题。

■学生提交课程设计文档（A4打印件）,教师评阅。

(2) 评分方法

上机检查:书面报告:答辩=6:3:1，没有通过上机检查的或不提交课程设计报告的，其成绩直接记为不及格。

指导教师签名：日期：

系主任签名：日期：

学院课程设计鉴定表

摘要

进程调度程序设计，主要是用于教学的一个程序设计。通过本程序完成达到一个对进程调度的核心原理及实现的深度理解的目的，同时也更加深入的了解计算机。该程序的虚拟核支持多进程。可以实现进程的创建，及进程的优先级调度等等功能。其中，这个蓄力核上并发执行是允许的，优先级调度是是键盘轮转算法和优先级调度算法的混合实现。进程运行一个时间片优先数降1；等待进程等待3个时间片后优先数加1。

本次设计选择的是C语言，C语言一直是做底层开发的首先，所以这也是我本次设计选择该语言的原因。

关键词：进程，并发，调度，优先级

目录

1设计容与要求 (1)

1.1设计容： (1)

1.2设计要求： (1)

2设计说明 (2)

2.1需求分析 (2)

2.2方案设计 (2)

2.2.1总体解决方案 (2)

2.2.2基本核 (3)

2.2.3核扩展 (3)

2.2.4系统设计架构 (4)

3基本编码 (5)

3.1CPU虚拟指令设计 (5)

3.2PCB和CPU设计 (5)

4测试 (6)

5总结 (8)

参考文献 (9)

附录程序源代码 (10)