实验一 处理器调度(设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序)

实验一处理器调度
一、实习内容
选择一个调度算法，实现处理器调度。

二、实习目的
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器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。

本实习模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作。

三、实习题目
本实习有两个题，学生可选择其中的一题做实习。

第二题：设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序。

[提示]：
(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：
Q1，Q2，Q3，Q4，Q5。

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) 每次运行所设计的处理器调度程序前，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P2执行，则有：
标志单元
，
K1K2K3K4K5
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5
(4) 处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。

由于本实习是模拟处理器调度的功能，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。

请同学注意：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，让它占有处理器运行，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。

同时，应判断该进程的要求运行时间与已运行时间，若该进程的要求运行时间 已运行时间，则表示它尚未执行结束，应待到下一轮时再运行。

若该进程的要求运行时间=已运行时间，则表示它已经执行结束，应指导它的状态修改成“结束”（E）且退出队列。

此时，应把该进程的进程控制块中的指针值送到前面一个进程的指针位置。

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

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

(8) 为五个进程任意确定一组“要求运行时间”，启动所设计的处理器调度程序，显示或打印逐次被选中的进程名以及进程控制块的动态变化过程。

2.所用数据结构及符号说明
typedef struct PNode { // PCB
struct PNode *next; // 定义指向下一个节点的指针
char name[10]; // 定义进程名，并分配空间
int All_Time; // 定义总运行时间
int Runed_Time; // 定义已运行时间
char state; // 定义进程状态 Ready / End
}* Proc; // 指向该PCB的指针
int ProcNum; // 总进程个数
3.流程图与源程序
int Runed_Time; // 定义已运行时间
char state; // 定义进程状态 Ready / End
}* Proc; // 指向该PCB的指针
int ProcNum; // 总进程个数
// 初始化就绪队列
void InitPCB(Proc &H) {
cout<<"请输入总进程个数: ";
cin>>ProcNum; // 进程总个数
int Num=ProcNum;
H=(Proc)malloc(sizeof(PNode)); // 建立头节点
H->next=NULL;
Proc p=H; //定义一个指针
cout<<"总进程个数为 "<<ProcNum<<" 个,请依次输入相应信息\n\n";
while (Num--) {
p=p->next=(Proc)malloc(sizeof(PNode));
cout<<"进程名总运行时间已运行时间 :";
cin>>p->name>>p->All_Time>>p->Runed_Time;
p->state='R';
p->next=NULL;
}
p->next=H->next;
}
//输出运行中的进程信息
void DispInfo(Proc H) {
Proc p=H->next;
do {
if (p->state != 'E') //如果该进程的状态不是End的话
{
cout<<"进程名:"<<p->name<<"\t总运行时间:"<<p->All_Time <<"\t已运行时间:"<<p->Runed_Time
<<"\t状态:"<<p->state<<endl;
p=p->next;
}
else p=p->next;
} while (p != H->next); // 整个进程链条始终完整，只是状态位有差异}
// 时间片轮转法
void SJP_Simulator(Proc &H) {
cout<<endl<<"-------------------START--------------------\n";
int flag=ProcNum; // 记录剩余进程数
int round=0; // 记录轮转数
Proc p=H->next;
while (p->All_Time > p->Runed_Time) { // 即未结束的进程
round++;
cout<<endl<<"Round "<<round<<"--正在运行"<<p->name<<" 进程"<<endl;
p->Runed_Time++; // 更改正在运行的进程的已运行时间
DispInfo(H); // 输出此时为就绪状态的进程的信息
if (p->All_Time == p->Runed_Time) { // 并判断该进程是否结束 p->state='E';
flag--;
cout<<p->name<<" 进程已运行结束,进程被删除!\n";
}
p=p->next;
while (flag && p->All_Time == p->Runed_Time)
p=p->next; // 跳过先前已结束的进程
}
cout<<endl<<"--------------------END---------------------\n";
}
void main() {
Proc H;
InitPCB(H); // 数据初始化
DispInfo(H); // 输出此刻的进程状态
SJP_Simulator(H); // 时间片轮转法
system("pause");
}
五、测试数据与实验结果
六、结果分析与实验体会
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。