操作系统-实验五-进程调度与算法模拟-实验报告

计算机与信息工程学院实验报告
一、实验内容
设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。

(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P1，P2，P3，P4，P5。

指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。

要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。

状态——可假设有两种状态，“就绪8080”状态和“结束”状态。

五个进程的初始状态都为“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) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。

本实验由于为了检查的方便，优先数和运行时间采用下表中的数值。

(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。

用一单元指出队
首进程，用指针指出队列的连接情况。

例：
队首标志
K1K2K3K4K5
(4) 处理器调度总是选队首进程运行。

采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。

由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：优先数-1要求运行时间-1来模拟进程的一次运行。

提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。

在这里省去了这些工作。

(5) 进程运行一次后，若要求运行时间 0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（E），且退出队列。

(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。

(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。

二、实验步骤
1. 实验内容1的步骤（如果只有一项内容，就不再加此标题，直接写步骤）
//按优先数调度算法实现处理器调度的程序
#include "stdio.h"
#include "string.h"
#define num 5//假定系统中进程个数为5
struct PCB
{
char ID;//进程名
int runtime;//要求运行时间
int pri;//优先数
char state; //状态，R-就绪，F-结束
};
struct PCB pcblist[num];//定义进程控制块数组
void init()//PCB初始化子程序
{
int i;
for(i=0;i<num;i++)
{
printf("PCB[%d]:ID pri runtime \n",i+1);//为每个进程任意指定pri和runtime
scanf("%s%d%d",&pcblist[i].ID,&pcblist[i].pri,&pcblist[i].runtime);
pcblist[i].state='R';//进程初始状态均为就绪
getchar();//接收回车符
}
}
int max_pri_process()//确定最大优先级进程子程序
{
int max=-100;//max为最大优先数，初始化为-100
int i;
int key;
for(i=0;i<num;i++)
{if(pcblist[i].state=='r')//r为辅助状态标志，表示正在运行
return -1;//返回-1
else
if(max<pcblist[i].pri&&pcblist[i].state=='R')//从就绪进程中选取优先数最大的进程
{
max=pcblist[i].pri;//max存放每次循环中的最大优先数
key=i;//将进程号赋给key
}
}
if(pcblist[key].state=='F')//具有最大优先数的进程若已运行完毕
return -1;//则返回-1
else//否则
return key;//将key作为返回值返回
}
void show()//显示子程序
{int i;
printf("\n ID pri runtime state\n");
printf("-------------------------------------------------\n");
for(i=0;i<num;i++)//依次显示每个进程的名、优先数、要求运行时间和状态
{
printf("%s%6d%8d %s\n",&pcblist[i].ID,pcblist[i].pri,pcblist[i].runtime,&pcblist[i].state); }
printf(" press any key to continue...\n");
}
void run()//进程运行子程序
{int i,j;
int t=0;//t为运行次数
for(j=0;j<num;j++)
{t+=pcblist[j].runtime;}//运行次数即为各个进程运行时间之和
printf("\nbefore run,the conditon is:\n");
show(); //调用show()子程序显示运行前PCB的情况
getchar();//等待输入回车符
for(j=0;j<t;j++)
{while(max_pri_process()!=-1)//具有最大优先数的进程没有运行完，让其运行{
pcblist[max_pri_process()].state='r';//将其状态置为r，表示其正在运行}
for(i=0;i<num;i++)
{if(pcblist[i].state=='r')
{ pcblist[i].pri-=1;//将当前运行进程的优先数减1
pcblist[i].runtime--;//要求运行时间减1
{
if(pcblist[i].runtime==0)
pcblist[i].state='F';//运行完则将该进程状态置为结束
else
pcblist[i].state='R';//未运行完将其状态置为就绪
}
show();//显示每次运行后各PCB的情况
getchar();//等待回车进入下一次运行
}
}
}
}
void main()//按动态优先数调度主程序
{
init();//初始化各个进程PCB
run();//进程调度模拟
}
三、实验数据记录
四、问题讨论
1、本实验严格按照试验要求，根据要求所涉及的知识点进行了针对性的知识点掌握和复习。

通过编程软件对程序进行编写，了解了程序编写的基本流程，巩固了程序编写的知识，而且对于进程掉调度的知识有了更加深刻的理解和掌握。

2、时间片轮转算法中，系统将所有的就绪程序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，调度程序停止该进程的执行，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。