批处理实验报告

二、批处理系统中作业调度

1．实验目的

加深对作业调度算法的理解。

2．实验内容

此实验模拟批处理系统中的作业调度，并采用响应比高者优先算法作为作业调度算法。

3．实验说明

从输入井中选择作业读入内存，使其获得处理器，得到运行的机会，即为作业调度。输入井中的作业用“作业控制块”（JCB）标识，为了进行作业调度，将作业控制块组成一个队列，这个队列称为后备队列。

模拟实验中没有实际作业，作业控制块中的信息内容只使用了模拟实验中需要的数据。作业控制块中包括作业名、作业大小、所需打印机台数、所需磁带机数量、作业估计执行时间、作业等待时间、指向下一个作业控制块的指针等内容。将作业控制块组成一个队列，实验中采用动态链表的方式模拟作业的后备队列。作业控制块采用结构型数据模拟。

模拟实验中，主存采用可移动的可变分区管理方法，即只要主存空闲区总和比作业大就可以满足作业对主存的需求。对打印机和磁带机这两种独占设备采用静态分配法，即作业执行前必须获得所需资源，并且执行完才归还。

实验中作业的调度采用响应比高者优先算法。响应比为作业的等待时间和作业估计执行时间之比。首先计算出输入井中满足条件的作业的响应比，从中选择响应比最高的一个作业装入主存储器，分配资源。由于是模拟实验，可将作业控制块出队装入主存储器的工作用输出作业名模拟，同时修改系统的资源数量。

模拟实验时，可以首先假设系统的资源情况。假设系统资源只有主存64MB、磁带机4台、打印机2台，然后手工输入某个时刻输入井中的各个作业情况，最后进行作业调度，并将结果输出。

批处理系统中的作业调度模拟程序主要由创建作业队列的程序段（在主函数中）和作业调度函数组成。

4．实验步骤

操作系统根据允许并行工作的道数和一定的优先算法从系统中选取若干作业把它们装入主存储器，使它们有机会获得处理器运行，这项工作被称为“作业调度”。实现这部分功能的程序就是“作业调度程序”。

作业调度的实现主要有两个问题，一个是如何将系统中的作业组织起来；另一个是采用何种算法进行作业调度调度算法包括：先来先服务、短作业优先调度算法、优先权调度算法和高响应比调度算法。本次实验中采用的调度算法便是高响应比调度算法，这种方法的优先权计算方法为：优先权= 等待时间/ 估计执行运行时间。

开始时为了将系统中的作业组织起来，需要为每个进入系统的作业建立档案以记录与其相关的信息，例如作业名、作业所需资源、作业执行时间、作业进入系统的时间、作业在等待队列中的等待时间、作业信息存储器中的位置、指向下一个作业控制块的指针等信息。这个记录作业相关信息的数据块称为作业控制块（JCB），并将系统中等待作业调度的作业控制块组织成一个队列，这个队列称为后备队列。一个作业全部信息进入系统后，就为其建立作业控制块，并挂入后备队列。当进行作业调度时，系统从后备队列中查找选择优先权最高的作业并将其调入内存。

由于实验中没有实际作业，作业控制块中的信息内容只使用了实验中需要的数据。作业控制块中首先应该包括作业名；其次是作业所需资源，根据需要，实验中只包括需要主存的大小（采用可移动的动态分区方式管理主存，作业大小就是需要主存的大小）、需要打印机的数量和需要磁带机的数量；采用响应比作业调度算法，为了计算响应比，还需要有作业的估计执行时间、作业在系统中的等待时间；另外，指向下一个作业控制块的指针必不可少。

实验中，作业控制块及队列的数据结构定义如下：

typedef struct jcb

{

char name[4]; / /作业名

int length; //作业长度，所需主存大小

int printer; //作业执行所需打印机的数量

int tape; //作业所需磁带机的数量

int runtime; //作业估计执行时间

int waittime; // 作业在系统中的等待时间

struct jcb *next; //指向下一个作业控制块的指针

}JCB ；//作业控制块类型定义

同时采用响应比高者优先调度算法，进行调度时必须计算出系统中的所有满足必要条件作业的响应比；从中选择响应比最高的一个作业装入主存储器分配资源，由于是实验，所以就用将作业的作业控制块出队，并输出作业的作业名代替装入主存储器，同时修改系统的资源数量；用同样方法选择第二个、第三个……直到不再有满足必要条件的作业。采用响应比高者优先算法的作业调度程序流程图如下图1中所示。

模拟程序中，首先设系统现有资源的数量，假设系统资源只有主存（memory）64MB（以KB为单位分配）、磁带机（tape）4个和打印机（printer）2台；然后，手工输入某个时刻系统中的各个作业情况；最后进行作业调度，并将结果输出。

int tape1=4; //磁带机有4台

int printer1=2; //打印机有2台

long memory=64;

在这次的实验中我同样采用sort算法来组织后备队列，即按照响应比从大到小的顺序将作业控制块放入一个单链表中，这样在调入市只要选择第一个使用资源量满足实现给出的资源量的作业并将其调入内存，即显示改作业即可。与进程调度相似实验开始时在创建后备队列时同样依据响应比由高到低的顺序进行创

建，算法如下：

void Creat(jcb *head)

{

head->next=NULL;

int a,b,c,d,e;

for(int i=0;i<5;i++)

{

jcb *p=new jcb;

jcb *q=head->next;

cout<<"--------------------------------------------------------"<

cout<<"-----现在请你输入作业P"<

//(----作业长度、需打印机的数量、需磁带机的数量、执行时间、等待时间-----)

cin>>a>>b>>c>>d>>e;

p->name=i+1;

p->length=a;

p->printer=b; p->tape=c; p->runtime=d; p->waittime=e; p->xiyibi=e/d; if((q==NULL)||(p->xiyibi>q->xiyibi)) { p->next=head->next; head->next=p; continue; } while((p->xiyibinext->xiyibi)&&(q->next!=NULL)) { q=q->next; } p->next=q->next; q->next=p; } cout<<"队列创建完毕"<

队首

void sort(jcb *head) {

if(head->next->runtime==0) { head->next=head->next->next; return; }

jcb *p=head->next; head->next=p->next; jcb *q=head->next; if((q==NULL)||(p->xiyibi>q->xiyibi)) { p->next=head->next; head->next=p; return; } while((q->next!=NULL)&&(p->xiyibi<=q->next->xiyibi)) { q=q->next; } p->next=q->next; q->next=p; }

图1采用响应比高者优先算法的作业调度程序流程图

待就绪队列创建完毕以后便可开始作业的调度，此处采用子程序call 来完成这一功能，代码段如下： void Call(jcb *head) {

jcb *p=head->next;

//如果(p->tape>tape1)或者(p->printer>printer1)或者(p->length>=64)即当作业申请的资源量超出系统能够提供的资源总量时系统不将作业调入内存，在此处表现为将其从后备队列中删除掉

while((p->tape>tape1)||(p->printer>printer1)||(p->length>=64)) {

head->next=p->next; p=p->next;

}

//如果作业满足系统资源量的约束条件，那么就调用后背队列中的第一个任务,调入完毕后将其等待时间变为0 ，要求执行时间变为o。同时也要将后备队列中其余的作业的等待时间加上p的执行时间。待这些操作完成后，在将就绪队列重新整理，调用sort函数。

cout<<"------调用任务P"<name<

p->runtime=0;

p->waittime=0;

while(p->next!=NULL)

{

p->next->waittime+=head->next->runtime;

p=p->next ;

}

}

5．实验结果

手动输入为各个作业设置的初值为：

p1->length=12,p1->printer=2,p1->tape=3,p1->runtime=4,p1->waittme=5;

p2->length=23,p2->printer=1,p2->tape=1,p2->runtime=1,p2->waittme=2;

p3->length=34,p3->printer=2,p3->tape=2,p3->runtime=2,p3->waittme=3;

p4->length=11,p4->printer=2,p4->tape=3,p4->runtime=1,p4->waittme=3;

p5->length=56,p5->printer=3,p5->tape=4,p5->runtime=5,p5->waittme=6;

根据初始结果创建的后备队列如下图中所示：

队首标志

实验中各作业调入内存的先后顺序如下：

在调用个作业后为了模拟真实的作业调度，实验中也列出了调用个作业后后备队列中各作业的情况：

附：源程序代码

#include "stdlib.h"

#include

typedef struct jcb

{

int name; /*作业名*/

int length; /*作业长度，所需主存大小*/

int printer; /*作业执行所需打印机的数量*/

int tape; /*作业执行所需磁带机的数量*/

int runtime; /*作业估计的执行时间*/

int waittime; /*作业在输入井中的等待时间*/

double xiyibi;

struct jcb *next; /*指向下一个作业控制块的指针*/

}JCB; /*作业队列头指针定义*/

int tape1=4; int printer1=2; long memory=64;

void Creat(jcb *head)

{

head->next=NULL;

int a,b,c,d,e;

for(int i=0;i<5;i++)

{

jcb *p=new jcb;

jcb *q=head->next;

cout<<"-----现在请你输入作业P"<

//(作业长度、需打印机的数量、需磁带机的数量、执行时间、等待时间)

cin>>a>>b>>c>>d>>e;

p->name=i+1;

p->length=a; p->printer=b; p->tape=c;p->runtime=d;

p->waittime=e; p->xiyibi=e/d;

if((q==NULL)||(p->xiyibi>q->xiyibi))

{

p->next=head->next;

head->next=p; continue;

}

while((p->xiyibinext->xiyibi)&&(q->next!=NULL))

{ q=q->next; }

p->next=q->next;

q->next=p;

}

}

void sort(jcb *head)

{

if(head->next->runtime==0)

{

head->next=head->next->next;

return;

}

jcb *p=head->next;

head->next=p->next;

jcb *q=head->next;

if((q==NULL)||(p->xiyibi>q->xiyibi))

{

p->next=head->next;

head->next=p;

return;

}

while((q->next!=NULL)&&(p->xiyibi<=q->next->xiyibi))

{

q=q->next;

}

p->next=q->next;

q->next=p;

}

void Call(jcb *head)

{

jcb *p=head->next;

while((p->tape>tape1)||(p->printer>printer1)||(p->length>=64))

{

head->next=p->next;

p=p->next;

}

cout<<"调用任务P"<name<<",作业p"<name<<"执行"<runtime<<"秒的时间"<

p->runtime=0;

p->waittime=0;

while(p->next!=NULL)

{

p->next->waittime+=head->next->runtime;

p=p->next ;

}

}

void show(jcb *head)

{

jcb *p=head->next;

while(p!=NULL)

{

cout<<" p"<name <<" "<length <<" "<printer <<" "<tape <<" "<runtime<<" "<waittime<

cout<<"---------------------------------------------------------------------- "<

p=p->next;

}

}

void main()

{

jcb *head=new jcb;

Creat(head);

while(head->next!=NULL)

{

Call(head);

sort(head);

show(head);

}

}