操作系統(tǒng)課程設(shè)計進程調(diào)度模擬

1、 操作系統(tǒng)課程設(shè)計 進程調(diào)度模擬班級： 計算機科學與技術(shù)三班學號： 200805030312 1、 實驗要求 編寫一個進程調(diào)度程序，允許多個進程共行的進程調(diào)度程序。 采用最高優(yōu)先級數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法（即把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程）和先來先服務(wù)算法。 每個進程用一個進程控制塊（ pcb）表示。進程控制塊可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、到達時間、需要運行時間、已用cpu時間、進程狀態(tài)等等。 進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間可以事先人為地指定（也可以由隨機數(shù)產(chǎn)生）。進程的到達時間為輸入進程的時間。 進程的運行時間以時間片為單位進行計算。 每個進程的狀態(tài)可以是就緒 w（wait）、運行r（run）、或

2、完成f（finish）三種狀態(tài)之一。 就緒進程獲得 cpu后都只能運行一個時間片。用已占用cpu時間加1來表示。 如果運行一個時間片后，進程的已占用 cpu時間已達到所需要的運行時間，則撤消該進程，如果運行一個時間片后進程的已占用cpu時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還需要繼續(xù)運行，此時應(yīng)將進程的優(yōu)先數(shù)減1（即降低一級），然后把它插入就緒隊列等待cpu。 每進行一次調(diào)度程序都打印一次運行進程、就緒隊列、以及各個進程的 pcb，以便進行檢查。 重復以上過程，直到所有進程都完成為止。2、 設(shè)計思路 本程序用兩種算法（最高優(yōu)先級數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法和先來先服務(wù)算法）對多個進程進行調(diào)度，每個進程有三

3、個狀態(tài)，初始狀態(tài)為就緒狀態(tài)。 最高優(yōu)先級數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法中，程序的某進程運行時間以時間片為單位計算。各進程的優(yōu)先數(shù)或輪轉(zhuǎn)時間數(shù)以及進程需運行的時間片數(shù)的初始值均由用戶給定。在優(yōu)先級數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法中，優(yōu)先級數(shù)的值設(shè)計為100與運行時間的差值，即pro_time-process-needtime。進程每執(zhí)行一次，優(yōu)先數(shù)減3，cpu時間片數(shù)加1，進程還需要的時間片數(shù)減1。對于遇到優(yōu)先數(shù)一致的情況，采用先來先服務(wù)策略解決。 三、詳細設(shè)計 設(shè)計創(chuàng)建進程的結(jié)構(gòu)類型定義和結(jié)構(gòu)變量說明struct processpcb，定義pcb相關(guān)變量： processpcb()next=null;char pro_na

4、me20; /進程的名字int time_submit ; /提交時間,從時間的1開始計時int time_exe ; /進程所需的運行時間 int pro_id ; /進程id(系統(tǒng)生成)int pro_priority ; /進程優(yōu)先級int time_start ; /開始執(zhí)行的時間int time_end ; /結(jié)束的時間 int time_wait ; /等待的時間int pro_state ; /進程的狀態(tài) (就緒，執(zhí)行，完成)int time_left ; /還需多少時間單位,初始化為所需的執(zhí)行時間int time_turn ; /周轉(zhuǎn)時間double time_aver ; /

5、帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 創(chuàng)建pcb類class cpumodel，定義程序中使用的各函數(shù)： cpumodel()pcbnum=0; void cpurun(); /cpu模擬運行函數(shù)bool getpcb(); /進程輸入函數(shù)void showpcb(); /將輸入的進程展示出來void primodel(); /可強占的優(yōu)先進程調(diào)度模式void fcfsmodel(); /先到先服務(wù)調(diào)度模式processpcb pcblist100;/按提交時間排的未就緒進程隊列() 主函數(shù)調(diào)用已定義的各函數(shù)，完成進程模擬。結(jié)構(gòu)框圖：主函數(shù)開始，顯示開始信息輸入進程數(shù)，以及各個進程屬性 輸出進程列表以及相關(guān)屬性選擇進

6、程模擬算法 優(yōu)先級數(shù)調(diào)度 先來先服務(wù) 退出程序調(diào)用函數(shù)，輸出運行過程調(diào)用函數(shù)，輸出運行過程退出程序輸出顯示運行結(jié)果，輸出重新運行選擇信息流程圖： 1.可強占優(yōu)先調(diào)度算法實現(xiàn)過程流程圖： fcfs算法實現(xiàn)過程流程圖：4、 測試結(jié)果及分析 1.開始運行，顯示： 2.輸入進程數(shù)，各進程屬性： 關(guān)于提交時間執(zhí)行時間等，將檢測輸入是否數(shù)字，不是數(shù)字即退出程序。 3.顯示各進程屬性，以及關(guān)于調(diào)度算法的選擇項：此處的優(yōu)先級數(shù)，是用100減去執(zhí)行時間。對于優(yōu)先級數(shù)相同，則默認fifo。4.測試可強占的優(yōu)先進程調(diào)度：一次調(diào)度完成，將計算此次運行中cpu的利用率。5. 可強占的優(yōu)先進程調(diào)度算法結(jié)束，回到算法選擇界

7、面： 6. 先到先服務(wù)調(diào)度算法運行情況： 7. 選擇3，回車，退出程序。6、 設(shè)計心得 類與結(jié)構(gòu)體的設(shè)計創(chuàng)建遇到盲點，一部分知識很少用到，忘記了，經(jīng)過查閱，復習了遺忘的知識點。 循環(huán)的嵌套，通過查閱，編程，重新熟悉溫習了關(guān)于各種循環(huán)的嵌套實現(xiàn)。能較好的運用嵌套。 通過使用幾種算法模擬進程的調(diào)度，更好理解了計算機中各進程間的協(xié)調(diào)正常運行，也一定程度上鞏固了操作系統(tǒng)知識，融匯了一些以前不甚理解的操作系統(tǒng)知識。附錄： 程序源代碼以及注釋 /進程pcb類和模擬cpu的進程類的聲明#include #include #include #include #include using namespace s

8、td ; /進程的狀態(tài)#define unready 0 /未就緒#define ready 1 /就緒#define execute 2 /執(zhí)行#define end 3 /完成 /進程的pcb結(jié)構(gòu)類型定義和結(jié)構(gòu)變量說明struct processpcb processpcb()next=null; char pro_name20; /進程的名字 int time_submit ; /提交時間,從時間的1開始計時 int time_exe ; /進程所需的運行時間 int pro_id ; /進程id(系統(tǒng)生成) int pro_priority ; /進程優(yōu)先級 int time_star

9、t ; /開始執(zhí)行的時間 int time_end ; /結(jié)束的時間 int time_wait ; /等待的時間 int pro_state ; /進程的狀態(tài) (就緒，執(zhí)行，完成) int time_left ; /還需多少時間單位,初始化為所需的執(zhí)行時間 int time_turn ; /周轉(zhuǎn)時間 double time_aver ; /帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間 processpcb *next; /封裝cpu調(diào)度與分配程序模塊。進程類class cpumodelpublic: cpumodel()pcbnum=0; void cpurun(); /cpu模擬運行函數(shù) bool getpcb(); /

10、進程輸入函數(shù) void showpcb(); /將輸入的進程展示出來 void primodel(); /可強占的優(yōu)先進程調(diào)度模式 void fcfsmodel(); /先到先服務(wù)調(diào)度模式private: processpcb pcblist100; /按提交時間排的未就緒進程隊列 int pcbnum ; /進程數(shù)量 int freetime ; /cpu空閑時間 int allturn ; /總周轉(zhuǎn)時間 float allaver ; /總帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間;#include /cpu模擬運行函數(shù)void cpumodel:cpurun() if(!getpcb() /進程輸入函數(shù) return

11、 ; showpcb(); /展示所需執(zhí)行進程信息 int choose = 0 ; while(1) cout*請選擇需要模擬的cpu調(diào)度算法!*endl ; cout* 1: 可強占的優(yōu)先進程調(diào)度 *endl ; cout* 2: 先到先調(diào)度 *endl; cout* 3: 退出系統(tǒng) *endl ; coutchoose ; coutendl ; switch(choose) case 1: primodel(); /可強占的優(yōu)先進程方式 break; case 2: fcfsmodel(); /先到先服務(wù)調(diào)度方式 break; default:return; /結(jié)束程序 coutendl

12、; /按進程提交時間排序的比較函數(shù)bool cmp(processpcb a,processpcb b) if(a.time_submit0&a0=9) num=a0-0; else return -1; for(i=1;i=0&ai=9) num=num*10+ai-0; else return -1; return num; /進程輸入函數(shù)bool cpumodel:getpcb() char num10; cout * 進程調(diào)度模擬程序 *n; cout * 計算機科學與技術(shù)三班 *n; cout * 孫清茂 *n; coutnum; /輸入進程個數(shù) pcbnum=isnumber(nu

13、m); if(pcbnum=0) cout*輸入有錯*n;return 0; int i; for(i=0;ipcbnum;i+)/輸入進程信息 cout*請依次輸入第i+1個進程的信息*endl ; coutpcbl_name ; coutnum; pcblisti.time_submit=isnumber(num); if(pcblisti.time_submit=0)cout*輸入有錯*n; return 0; coutnum; pcblisti.time_exe=isnumber(num); if(pcblisti.time_exe=0) cout*輸入有錯*n; re

14、turn 0; pcblisti.time_left=pcblisti.time_exe; /設(shè)置剩余執(zhí)行時間 pcbl_state=unready; /設(shè)置狀態(tài)為未就緒 pcbl_priority=100-pcblisti.time_exe; /設(shè)置優(yōu)先級， 優(yōu)先級=100-執(zhí)行時間 coutendl ; sort(pcblist,pcblist+pcbnum,cmp); /按提交時間排序 for(i=0;ipcbnum;i+) pcbl_id=i+1; /設(shè)置id,根據(jù)提交時間 return 1; /展示所需執(zhí)行進程信息void cpumod

15、el:showpcb() int i; coutn*所需執(zhí)行的進程信息如下*n; for(i=0;ipcbnum;i+) cout 進程編號: pcbl_id 進程名字: pcbl_name 提交時間: pcblisti.time_submit 執(zhí)行時間: pcblisti.time_exe 優(yōu)先級數(shù)： pcbl_priorityendl ; coutendl; /可強占的優(yōu)先進程調(diào)度模式void cpumodel:primodel() coutnext=null; /head 指針不用，head-next開始為就緒隊列 /模擬cpu開始工作 w

16、hile(head-next!=null|pnumpcbnum) sleep(1000); time+; /時間片為1 cout*time: 第time秒endl; /打印 / 進程就緒（查看未就緒的進程中在該時間片是否可以進入就緒隊列） while(pnumpcbnum & pcblistpnum.time_submitnext=head-next; /插在head之后 head-next=pcb; /查找在time時間片應(yīng)該運行的進程 if(head-next=null) cout 沒有可運行的進程next; pcb1=head-next; /查找當前優(yōu)先級最高的就緒進程 while(pc

17、b1-next!=null) if(pcb-pro_prioritynext-pro_priority) pcb2=pcb1; pcb=pcb1-next; pcb1=pcb1-next; /運行優(yōu)先級最高的進程 if(pcb-time_left=pcb-time_exe) /該進程是否已開始 pcb-time_start=time; /設(shè)置開始時間 pcb-pro_state=execute; /設(shè)置狀態(tài)為執(zhí)行 pcb-pro_priority=pcb-pro_priority-3; /優(yōu)先級數(shù)減3 pcb-time_left-; /剩余執(zhí)行時間減去時間片1 /打印該進程信息 cout 進程

18、編號: pro_id 進程名字: pro_name 提交時間: time_submit 執(zhí)行時間: time_exe n開始時間: time_start 還剩時間: time_left 優(yōu)先級數(shù)： pro_prioritytime_left=0) pcb2-next=pcb2-next-next;/將其在就緒隊列中出列 pcb-time_end=time; /設(shè)置結(jié)束時間 pcb-time_turn=pcb-time_end-pcb-time_submit+1; /計算周轉(zhuǎn)時間 pcb-time_aver=pcb-time_turn/(double)pcb- time_exe; /計算帶權(quán)周轉(zhuǎn)

19、時間 pcb-pro_state=end; coutn進程pro_id運行結(jié)束：n進程名字: pro_name 提交時間: time_submit 執(zhí)行時間: time_exe 開始時間: time_start 結(jié)束時間: time_endn周轉(zhuǎn)時間: time_turn 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間: time_averendl ; /模擬cpu工作結(jié)束 coutn 所有進程運行完畢！endl; double c=(time-freetime)/(double)time*100; coutn cpu利用率：c%endl; /可強占的優(yōu)先進程調(diào)度模式結(jié)束 /先到先服務(wù)調(diào)度模式void cpumodel:fcf

20、smodel() cout*先到先服務(wù)進程調(diào)度過程如下*n; freetime=0; /初始化系統(tǒng)空閑時間為0 int time=0; /時間 int pnum=0; /已就緒進程數(shù)目 processpcb que100; /就緒隊列 int quef=0,quee=0; /就緒隊列的頭指針和尾指針/模擬cpu開始工作 while(quefquee|pnumpcbnum) sleep(1000); time+; /時間片為1 cout*time: 第time秒endl; /打印 /進程就緒（查看未就緒的進程中在該時間片是否可以進入就緒隊列） while(pnumpcbnum & pcblistpnum.time_submit=time) quequee+=pcblistpnum+; /查找time時間片的運行進程 if(quef=quee) cout 沒有可運行的進程endl; freetime+; else /運行進程 if(quequef.time_left=quequef.time_exe) /該進程是否已開始 quequef.time_start=time; /設(shè)置開始時間 _state=execute; /設(shè)置狀態(tài)為執(zhí)行 quequef.time_left-; /剩余執(zhí)行時間減去時間片1 /打印進程信息 cout進程編號: quequ