時間片輪轉(zhuǎn)課程設(shè)計(jì)分析解析

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院 課程設(shè)計(jì)報告書 課程名稱： 操作系統(tǒng)原理 題 目 ： 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 系 名： 信息工程系 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師 : 司曉梅2015 年 6 月 26 日武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱： 操作系統(tǒng)原理課程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 司曉梅 班級名稱：計(jì)算機(jī) 1131-2 開課系、教研室： 自動化與計(jì)算機(jī)一、課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是 操作系統(tǒng)原理 課程的后續(xù)實(shí)踐課程， 旨在通過一周的實(shí)踐訓(xùn)練， 加深學(xué)生對理論課程中操作系統(tǒng)概念， 原理和方法的理解， 加強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用操作系統(tǒng)原理、 Linux 系統(tǒng)、 C 語言程序設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行實(shí)

2、際問題處理的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生進(jìn)行分析問題 和解決問題的能力，包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測試的能力。學(xué)生將在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，完成從需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編碼到測試的全過程。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與基本要求1、課程設(shè)計(jì)題目時間片輪轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度模擬算法的實(shí)現(xiàn)2、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容用 c/c+ 語言實(shí)現(xiàn)時間片輪轉(zhuǎn)的進(jìn)程調(diào)度模擬算法。要求：1 至少要有 5 個以上進(jìn)程2 進(jìn)程被調(diào)度占有 CPU 后，打印出該進(jìn)程正在運(yùn)行的相關(guān)信息 提示 : 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊(duì)列中的第一個進(jìn)程，也就是說按照先來 先服務(wù)原則調(diào)度，但一旦進(jìn)程占用 處理機(jī) 則僅使用一個時間片。在使用完一個時間片

3、后，進(jìn)程還沒 有完成其運(yùn)行，它必須釋放出處理機(jī)給下一個就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊(duì)列的末尾 重新排隊(duì)等待再次運(yùn)行。1）進(jìn)程運(yùn)行時，只打印出相關(guān)提示信息，同時將它已經(jīng)運(yùn)行的時間片加1 就可以了。2）為進(jìn)程設(shè)計(jì)出 PCB 結(jié)構(gòu)。 PCB 結(jié)構(gòu)所包含的內(nèi)容，有進(jìn)程名、進(jìn)程所需運(yùn)行時間、已運(yùn)行 時間和進(jìn)程的狀態(tài)以及指針的信息等。3 、設(shè)計(jì)報告撰寫格式要求：1 設(shè)計(jì)題目與要求 2 設(shè)計(jì)思想3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明和模塊的算法流程圖5 使用說明書（即用戶手冊）：內(nèi)容包含如何登錄、退出、讀、寫等操作說明6 運(yùn)行結(jié)果和結(jié)果分析（其中包括實(shí)驗(yàn)的檢查結(jié)果、程序的運(yùn)行情況）7 自我評價與總結(jié) 8

4、附錄：程序清單，注意加注釋（包括關(guān)鍵字、方法、變量 等），在每個模塊前加注釋；三、課程設(shè)計(jì)步驟及時間進(jìn)度和場地安排本課程設(shè)計(jì)將安排在第 17 周, 現(xiàn)代教育技術(shù)中心。具體安排如下：時間設(shè)計(jì)內(nèi)容第一天下發(fā)任務(wù)書，學(xué)生查閱資料第二天系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原型開發(fā)第三天 -第四天系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)第五天系統(tǒng)調(diào)試、測試、打包和驗(yàn)收課程設(shè)計(jì)集中時間安排：周次星期一星期二星期三星期四星期五第 17 周第 2-3 節(jié)第 2-3 節(jié)第 2-3 節(jié)第 2-3 節(jié)第 3-6 節(jié)地點(diǎn)現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教四、課程設(shè)計(jì)考核及評分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)考核將綜合考慮學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、 運(yùn)行結(jié)果、 課程設(shè)計(jì)報告書的質(zhì)量、 態(tài) 度、考勤、答辯情況等各

5、因素。具體評分標(biāo)準(zhǔn)如下：1）設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性；30分2）系統(tǒng)開發(fā)效果較好；20分3）設(shè)計(jì)報告規(guī)范、課程設(shè)計(jì)報告質(zhì)量高、參考文獻(xiàn)充分20 分4）課程設(shè)計(jì)答辯時，問題回答正確；20分5）態(tài)度認(rèn)真、刻苦鉆研、遵守紀(jì)律；10分按上述五項(xiàng)分別記分后求和，總分按五級制記載最后成績。優(yōu)秀（10090分），良好（8089 分），中等（7079 分），及格（ 60 69分）， 不及格（ 059 分）1、實(shí)驗(yàn)概敘1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐靼讜r間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理， 通過實(shí)驗(yàn)讓自己更明白切身體會的深！ 時間片輪 轉(zhuǎn)主要是解決處理機(jī)調(diào)度進(jìn)程時的優(yōu)化！ 正確理解提高處理機(jī)的利用率及改善系統(tǒng)性能在很 大程度

6、上取決于處理機(jī)調(diào)度性能的好壞， 在操作系統(tǒng)中調(diào)度的實(shí)質(zhì)是一種資源分配， 調(diào)度算 法是指根據(jù)系統(tǒng)的資源分配策略規(guī)定的資源分配算法， 對不同的系統(tǒng)和系統(tǒng)目標(biāo)， 應(yīng)采用不 的調(diào)度算法。 在多道程序或多任務(wù)系統(tǒng)中， 系統(tǒng)同時處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程有若干個。 也就是 說能運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處理機(jī)個數(shù)。 為了使系統(tǒng)中的各進(jìn)程能有條不紊地運(yùn)行， 必須選 擇某種調(diào)度策略，以選擇一進(jìn)程占用處理機(jī)。通過本實(shí)驗(yàn)， 加深對處理機(jī)調(diào)度的理解。 弄明白時間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理， 通過實(shí) 驗(yàn)讓自己更明白切身體會的深！1.2 實(shí)驗(yàn)原理基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用 C 語言編程實(shí)現(xiàn)1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境（使用的軟件）Visual C

7、+6.02、實(shí)驗(yàn)思想及內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)思想按照時間片工作原理 : 時間片輪轉(zhuǎn)的原則是系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按照先來先服務(wù)的原 則排成一個隊(duì)列， 每次調(diào)度時， 把 CPU分配對手進(jìn)程， 并令其執(zhí)行一個時間片， 當(dāng)執(zhí)行完時， 有一個計(jì)時器發(fā)出時鐘中斷請求， 該進(jìn)程停止， 并被送到就緒隊(duì)列的末尾， 然后再把處理機(jī) 分配就緒隊(duì)列的隊(duì)列進(jìn)程，同時也讓它執(zhí)行一個時間片 !2.2 實(shí)驗(yàn)原理基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用 C 語言編程實(shí)現(xiàn)2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 時間片大小固定，由用戶輸入。進(jìn)程個數(shù)由用戶輸入。 每個進(jìn)程用一個 PCB表示。 PCB包括進(jìn)程名，到達(dá)時間，運(yùn)行時間，剩余時間，進(jìn)程狀 態(tài)，鏈接指針。其中，

8、進(jìn)程名，到達(dá)時間和運(yùn)行時間由用戶輸入，剩余時間的初值等于運(yùn)行時間。為簡單起見，進(jìn)程狀態(tài)設(shè)為三種：就緒，運(yùn)行和完成。鏈接指針指向下一個進(jìn)程的PCB；按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序排成一個隊(duì)列。設(shè)置一個隊(duì)頭指針指向隊(duì)列中第一個進(jìn) 程， 并設(shè)置一個隊(duì)尾指針指向隊(duì)列中的最后一個進(jìn)程；執(zhí)行調(diào)度時，先選擇隊(duì)首的第一個進(jìn)程運(yùn)行。另外設(shè)置一個指向當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的指針； 由于本實(shí)驗(yàn)是模擬實(shí)驗(yàn)， 所以對選中進(jìn)程并不實(shí)際啟動運(yùn)行， 而只是執(zhí)行： 被選中進(jìn)程 的狀態(tài)置為運(yùn)行態(tài)； 被選中進(jìn)程的剩余時間減去時間片大?。?按照隊(duì)列的順序依次輸出每個 進(jìn)程的進(jìn)程名，到達(dá)時間，運(yùn)行時間，剩余時間，進(jìn)程狀態(tài)。用這三個操作來模擬進(jìn)程的一 次

9、運(yùn)行；進(jìn)程運(yùn)行一次后， 以后的調(diào)度則將當(dāng)前指針依次下移一個位置， 指向下一個進(jìn)程， 即調(diào) 整當(dāng)前運(yùn)行指針，以指示應(yīng)運(yùn)行進(jìn)程。同時還應(yīng)判斷該進(jìn)程的剩余時間是否為0。如果不為0，則等待下一輪的運(yùn)行；如果該進(jìn)程的剩余時間為0，則將該進(jìn)程的狀態(tài)置為完成態(tài)，并退出隊(duì)列；若處于就緒態(tài)的進(jìn)程不為空，則重復(fù)第 d 步和第 e 步直到所有進(jìn)程都運(yùn)行完為止。2.4 算法流程圖開始初始化 PCB ，輸入進(jìn)程信各進(jìn)程按優(yōu)先數(shù)從高到低排列結(jié)束就緒隊(duì) 列為 空？就緒隊(duì)列首進(jìn)程投入運(yùn)行運(yùn)行進(jìn)程已占 用 CPU 時間 達(dá)到所需運(yùn)行 時間時間片到，運(yùn)行進(jìn)程已占用 CUP 時間 +1進(jìn)程完成撤銷該進(jìn)程使運(yùn)行進(jìn)程優(yōu)先數(shù) -1，把運(yùn)

10、行 進(jìn)程插入優(yōu)先隊(duì)列。2.5 實(shí)驗(yàn)過程（實(shí)驗(yàn)步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）測試用例 1：屏幕顯示： Please input the process name, arrive time and run time 輸入：1 2 12 3 13 2 24 1 25 1 1測試數(shù)據(jù) 2：1 1 22 3 23 1 24 3 15 1 1 測試數(shù)據(jù) 3：1 1 12 2 23 2 14 1 25 1 13、結(jié)論（結(jié)果）3.1 測試數(shù)據(jù) 1 的運(yùn)行結(jié)果（截圖）：3.2 測試數(shù)據(jù) 2 的運(yùn)行結(jié)果（截圖）：Pl pa*ore nunhp*：5Pleaseinput the process nanearrive t

11、ine and run tine:IFor exanple: 12 11122 3 23 124 3 15 11Pleaseinput the slice：1| M M M M M X M MX M X M X M X M X M X M X M MX M M M 菟 M M M Xnamearriverunreststate5110running3122ready1122ready4311*eaiy2322readynamearriverunreststate3I21running1122ready4311ready232nanearriveG 杓Xrunreststate4121ready

12、1110running3211ready2222readyXMMXMMXMxxxxxxxxInanearriverunveststatek=121ready14、源程序代碼：#include stdio.h#include stdlib.h struct studint name;int arrive;int run;int rest;char * state;struct stud * next; /*pcb 結(jié)構(gòu)體 */struct stud * create()int a,i;struct stud * head, * rear, *p,*q,*t; /* 定義各個指針 */ head=

13、rear =NULL;printf( Please input the process number:);scanf( %d, &a);printf( nPlease input the process name,arrive time and run time:nFor example: 1 2 1n);for (i =0;i name,&p- arrive, &p- run); p - rest =p- run;p - state =ready ;if (rear =NULL) /* 只有一個進(jìn)程 */ head=p; p- next =NULL; rear =p;else t =NULL

14、; q=head;while (q &q- arrive arrive)t =q; q =q- next; if (q =head) /* 指向頭進(jìn)程的下一個進(jìn)程 */ p- next =head; head =p; else if (t =rear) /* 運(yùn)行到最后一個進(jìn)程 */ rear - next =p; p - next =NULL; rear =p; else t - next =p;p- next =q; return head;void output( struct stud * head)struct stud *p,*t, *r;int slice; printf( Pl

15、ease input the slice:);scanf( %d, &slice); while (head != NULL) r =p=head; while (p != NULL)t =head;p- rest =p- rest - slice;/* 剩余時間減去時間片 */p- state =running ;if (p - rest rest =0;);printf( n *n printf( nametarrivetruntresttstaten );while (t != NULL) printf( %dt%dt%dt%dt%sn ,t - name,t - arrive,t -

16、run,t - rest,t - state);t =t - next;if (p - rest =0) /* 判斷是否刪除結(jié)點(diǎn) */ if (p =head) head=p- next; free(p);p=head; /* 刪除頭結(jié)點(diǎn) */else r - next =p- next;p=r - next; r=p; elser=p;p - state =ready ; /* 如果不刪除頭結(jié)點(diǎn)指針指向下一個，狀態(tài)變?yōu)闇?zhǔn)備 */p =p- next;void main()struct stud * head; head =create(); output(head) ;5、小結(jié)5.1實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)

17、生的錯誤及原因分析：5.1.1 程序運(yùn)行不下去：錯誤分析：鏈表初始化排序過程中：指針 p=Null 時，不能執(zhí)行 q-arrive 等命 令；錯誤解決方法：將while (q - arrive arrive &q)t =q;q =q- next; 改為： while (q &q- arrive arrive)t =q;q =q- next; 5.1.2 進(jìn)程運(yùn)行時間大于時間片時，程序進(jìn)入死循環(huán) ： 當(dāng)進(jìn)程所需時間等于時間片時，運(yùn)行結(jié)果正確：進(jìn)程運(yùn)行時間大于時間片時，程序進(jìn)入死循環(huán)：錯誤分析： 進(jìn)程所需剩余時間計(jì)算錯誤； 錯誤修改： 將while (p != NULL) t =head;p- rest =p-run- slice; p- state =running ;修改為： while (p != NULL) t =head;p- rest =p-rest- slice; p- state =running ;5.2實(shí)驗(yàn)的體會及收獲：通過這次試驗(yàn)，我對 處理機(jī)的調(diào)度算法 - 基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想有了更深的 理解 ;另外使我對鏈表的知識有了更深的理解，而且鍛煉了我的思維能力，使我能更全面地 思考問題，以后還需要多做些這方面的練習(xí)。5.3 實(shí)驗(yàn)還需改進(jìn)之處：為考慮進(jìn)程所需時間小于時間片大小的情況， 如：進(jìn)程運(yùn)行完一次時