進(jìn)程調(diào)度模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

武漢理工大學(xué)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書目 錄1 需求分析 32 整體功能及設(shè)計(jì) 43 編程實(shí)現(xiàn) 84 使用說明13 5 運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況156 自我評(píng)析和總結(jié)197 附錄208 參考文21課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： 鐘僥 專業(yè)班級(jí)： 軟件0504 指導(dǎo)教師： 劉春 工作單位： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 題 目: 進(jìn)程調(diào)度模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法 初始條件：1預(yù)備內(nèi)容：閱讀操作系統(tǒng)的處理機(jī)管理章節(jié)內(nèi)容，對(duì)進(jìn)程調(diào)度的功能以及進(jìn)程調(diào)度算法有深入的理解。2實(shí)踐準(zhǔn)備：掌握一種計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言的使用。要求完成的主要任務(wù): 1模擬進(jìn)程調(diào)度，分別采用強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法。能夠處理以下的情形： 能夠選擇不同的調(diào)度算法（要求中給出的調(diào)度算法）； 能夠輸入進(jìn)程的基本信息，如進(jìn)程名、優(yōu)先級(jí)、到達(dá)時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間等； 根據(jù)選擇的調(diào)度算法顯示進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列； 根據(jù)選擇的調(diào)度算法計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。2設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)說明： 課程設(shè)計(jì)目的與功能； 需求分析，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或模塊說明(功能與框圖)； 源程序的主要部分； 運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況分析； 自我評(píng)價(jià)與總結(jié)：i）你認(rèn)為你完成的設(shè)計(jì)哪些地方做得比較好或比較出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）從本設(shè)計(jì)得到的收獲（在編寫，調(diào)試，執(zhí)行過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)）；iv）完成本題是否有其他的其他方法（如果有，簡(jiǎn)要說明該方法）；v）對(duì)實(shí)驗(yàn)題的評(píng)價(jià)和改進(jìn)意見，請(qǐng)你推薦設(shè)計(jì)題目。時(shí)間安排：設(shè)計(jì)安排一周：周1、周2：完成程序分析及設(shè)計(jì)。周2、周3：完成程序調(diào)試及測(cè)試。周4、周5：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日進(jìn)程調(diào)度模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告-強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最高響應(yīng)比優(yōu)先.1需求分析1.1 功能需求模擬進(jìn)程調(diào)度，分別采用強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最高響比優(yōu)先調(diào)度算法。能夠處理以下的情形： 能夠選擇不同的調(diào)度算法（要求中給出的調(diào)度算法）； 能夠輸入進(jìn)程的基本信息，如進(jìn)程名、優(yōu)先級(jí)、到達(dá)時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間等； 根據(jù)選擇的調(diào)度算法顯示進(jìn)程調(diào)度隊(duì)列； 根據(jù)選擇的調(diào)度算法計(jì)算平均周轉(zhuǎn)時(shí)間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。1.1.1時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法是指系統(tǒng)將所有就緒進(jìn)程按FIFO規(guī)則排隊(duì)，按一定的時(shí)間間隔把處理機(jī)分配給隊(duì)列中的進(jìn)程。這樣，就緒隊(duì)列中所有進(jìn)程均可獲得一個(gè)時(shí)間片的處理機(jī)而運(yùn)行。1.1.2搶占的高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先調(diào)度這種調(diào)度算法給那些系統(tǒng)中得到運(yùn)行的所有進(jìn)程都靜態(tài)地分配一個(gè)優(yōu)先級(jí)。靜態(tài)優(yōu)先級(jí)的分配可以根據(jù)應(yīng)用的屬性來進(jìn)行，比如任務(wù)的周期，用戶優(yōu)先級(jí)，或者其它的預(yù)先確定的策略。當(dāng)有比正在運(yùn)行的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)更高的進(jìn)程就緒時(shí)，系統(tǒng)可強(qiáng)行剝奪正在運(yùn)行進(jìn)程的CPU，提供給具有更高優(yōu)先級(jí)的進(jìn)程使用。1.1.3 最高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度 最高響應(yīng)比優(yōu)先法是對(duì)FCFS和SJF方式的一種綜合平衡。HRN調(diào)度策略同時(shí)考慮每個(gè)進(jìn)程的等待時(shí)間長(zhǎng)短和估計(jì)需要執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng)短，從中選取出響應(yīng)比最高的進(jìn)程投入執(zhí)行。 其中響應(yīng)比表示如下： 響應(yīng)比 = 響應(yīng)時(shí)間/cpu計(jì)算時(shí)間 響應(yīng)時(shí)間 = 等待時(shí)間 + cpu計(jì)算時(shí)間1.2 設(shè)計(jì)語(yǔ)言本程序采用JAVA語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)1.3 使用工具和環(huán)境編程工具為：eclispe 3.2 ， JDK 1.6.012整體功能及設(shè)計(jì)2.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)程將被描述為一個(gè)對(duì)像，就緒隊(duì)列采用隊(duì)列來表示來表示 2.2模塊說明根據(jù)要求系統(tǒng)主要分為三大模塊：輸出結(jié)果給用戶選擇相應(yīng)算法運(yùn)算輸入處理模塊 2.2.1 輸入處理模塊說明 本次的進(jìn)程描述信息將以xml文件的形式作為輸入，將每個(gè)進(jìn)程信息封裝到一個(gè)ProcessBean中，讓后放到一個(gè)ArrayList里面，這個(gè)ArrayList就是出入處理模塊的輸出。 輸入的xml文件要符合一定的規(guī)范才可以，否則系統(tǒng)將給出相應(yīng)的錯(cuò)誤提示，下面做簡(jiǎn)要說明 * xml文件放在工程目錄下的xmlInput文件夾下，文件名必須是example.xml 樣例如下： 其中對(duì)于priority，reachTime， needTime必須是正整數(shù)，每個(gè)process描述，只有Description是可選的。 可以預(yù)測(cè)該xml解析后有三個(gè)進(jìn)程，分別是listenMusic，playGame和tomcatService，進(jìn)程描述如各process的子節(jié)點(diǎn) 2.2.2 算法調(diào)度模塊說明 為了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，采用面向接口編程的模式來設(shè)計(jì)算法調(diào)度模塊。 （1） 最高響應(yīng)比：算法的核心流程為：（2） 強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先 （3） 時(shí)間片輪轉(zhuǎn) 2.2.3 輸出模塊說明 根據(jù)算法調(diào)度模塊傳遞的outputList，這個(gè)是一個(gè)ArrayList，存放執(zhí)行的進(jìn)程，按進(jìn)程執(zhí)行的先后順序存放。遍歷該list，依次打印出進(jìn)程名，根據(jù)進(jìn)程信息計(jì)算得到的周轉(zhuǎn)時(shí)間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間。2.3主干程序流程圖開始輸出選擇菜單用戶輸入選擇算法序號(hào)調(diào)用相關(guān)算法輸入進(jìn)程調(diào)度結(jié)果結(jié)束3編程實(shí)現(xiàn)3.1系統(tǒng)工程目錄3.2 各模塊具體實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)要說明（1）輸入模塊 （2）進(jìn)程調(diào)度算法模塊 * 最高響應(yīng)比核心算法。 * 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)核心模塊 * 強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先（3）輸出模塊4使用說明4.1 系統(tǒng)運(yùn)行界面4.2 系統(tǒng)使用詳解4.2.1 輸入文件的編寫 進(jìn)程的讀入文件是在系統(tǒng)的工程目錄下的inputxml文件夾下的example.xml。使用系統(tǒng)之前，在該文件中編寫你的進(jìn)程信息。 給出符合要求的案例。 其中的process可以嵌套多個(gè)，每個(gè)process代表你的一個(gè)進(jìn)程。需要注意的是每個(gè)進(jìn)程的子標(biāo)簽name，priority，reachTime，needTime都是不可缺少的，如果缺少則該進(jìn)程將被忽略，同樣，后三個(gè)標(biāo)簽的值必須是正整數(shù)，否則該進(jìn)程無效。4.2.2 運(yùn)行系統(tǒng)的使用 輸入你想使用哪個(gè)調(diào)度算法的序號(hào)，輸入即可，記得只可輸入1，2或3，如果不是這三個(gè)，系統(tǒng)將會(huì)檢查出不合法，要求你重新輸入。例如，輸入3，程序運(yùn)行結(jié)果如下：5運(yùn)行結(jié)果與運(yùn)行情況5.1進(jìn)程描述輸入文件example.xml如下：listenMusic213the user want to listen musicplayGame445the user open the game programcoding5310haha,the user go learningtomcatService323starting.the tomcat 5.2強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先運(yùn)行結(jié)果： 5.3時(shí)間片輪轉(zhuǎn)運(yùn)行結(jié)果：5.4最高響應(yīng)比優(yōu)先運(yùn)行結(jié)果：6自我評(píng)析和總結(jié)經(jīng)過查找資料、分析，最終成功完成了進(jìn)程調(diào)度模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我更加熟悉了進(jìn)程調(diào)度的各種算法，對(duì)操作系統(tǒng)有了更深的認(rèn)識(shí)，更加是鍛煉了我對(duì)所學(xué)知識(shí)的認(rèn)知應(yīng)用能力。我認(rèn)識(shí)到只學(xué)好課本中的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，重要的是要把所學(xué)運(yùn)用到實(shí)際中去，理論和實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，只有這樣，才能找到自己學(xué)到的知識(shí)和具體應(yīng)用起來之間的差距。在設(shè)計(jì)過程中，我也遇到了一些困難，如搶占算法中進(jìn)程優(yōu)先數(shù)實(shí)現(xiàn)，后來經(jīng)過查閱資料都解決了。這次課程設(shè)計(jì)使我收獲很多，鍛煉和提高了我的動(dòng)手能力，在今后的學(xué)習(xí)中，我要更加重視實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用環(huán)節(jié)，培養(yǎng)提高自己的實(shí)際應(yīng)用能力。認(rèn)為自己做的比較出色的地方就是給出了算法接口，通過面向接口編程，使得系統(tǒng)比較容易擴(kuò)展，另外一點(diǎn)就是通過解析xml來讀取進(jìn)程消息，方便用戶輸入。避免了用戶通過命令行讀取的麻煩，xml格式容易讓人理解。缺點(diǎn)是界面方面不是很友好，沒有實(shí)現(xiàn)圖形界面化。還有就是對(duì)解析xml文檔顯得比較復(fù)雜，尤其是判斷進(jìn)程信息的有效性時(shí)顯得很繁瑣。對(duì)Dom的了解有待進(jìn)一步加強(qiáng)。7附錄系統(tǒng)主調(diào)用程序：package whut.zhongyao.os.main;import java.io.IOException;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import whut.zhongyao.os.ParseInput;import whut.zhongyao.os.ProcessBean;import whut.zhongyao.os.algorithm.ChargeProcessAlgorithm;import whut.zhongyao.os.algorithm.HighResponseRation;import whut.zhongyao.os.algorithm.PowerHighPriority;import whut.zhongyao.os.algorithm.RoundRobin;public class Main public static void main(String args) List inputList = null/* new ReadSource().parseXML() */;ParseInput pi = new ParseInput();inputList = pi.parseXML();if (inputList = null) System.out.println(進(jìn)程隊(duì)列為空.);System.exit(0);ChargeProcessAlgorithm cpa = null;char chose = 0;try System.out.println(*);System.out.println(* 請(qǐng)選擇你要運(yùn)行的算法的序號(hào)*);System.out.println(* 1， 強(qiáng)占式高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先 *);System.out.println(* 2， 時(shí)間片輪轉(zhuǎn) *);System.out.println(* 3， 最高響應(yīng)比優(yōu)先 *);System.out.println(*);boolean flag = false;while (!flag) chose = (char) System.in.read();if (chose = 1) cpa = new PowerHighPriority(inputList);flag = true; else if (chose = 2) cpa = new RoundRobin(inputList);flag = true; else if (chose = 3) cpa = new HighResponseRation(inputList);flag = true; else System.out.println(輸入有效選擇字符：1，2 或 3); catch (IOException e) System.out.println(系統(tǒng)IO發(fā)生錯(cuò)誤);ArrayList out = (ArrayList) cpa.chargeProcess();System.out.println(*進(jìn)程調(diào)度順序*);for (ProcessBean pb : out) System.out.println(進(jìn)程名: + pb.getProcessName()+ ,