操作系統(tǒng)課程設計報告進程調(diào)度

1、操作系統(tǒng)（Operating System,簡稱OS是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任 何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。操作系統(tǒng)是用戶和計算機的接口，同時也是計算機硬件和其他軟件的接 口。操作系統(tǒng)的功能包括管理計算機系統(tǒng)的硬件、軟件及數(shù)據(jù)資源，控制程 序運行，改善人機界面，為其它應用軟件提供支持，讓計算機系統(tǒng)所有資源 最大限度地發(fā)揮作用，提供各種形式的用戶界面，使用戶有一個好的工作環(huán) 境，為其它軟件的開發(fā)提供必要的服務和相應的接口等。實際上，用戶是不 用接觸操作系統(tǒng)的，操作系統(tǒng)管理著計算機硬件資源，同時按照應用程序的 資源請求

2、，分配資源，如：劃分 CPU時間，內(nèi)存空間的開辟，調(diào)用打印機等。操作系統(tǒng)的主要功能是資源管理， 程序控制和人機交互等。計算機系統(tǒng)的 資源可分為設備資源和信息資源兩大類。設備資源指的是組成計算機的硬件 設備，如中央處理器，主存儲器，磁盤存儲器，打印機，磁帶存儲器，顯示 器，鍵盤輸入設備和鼠標等。信息資源指的是存放于計算機內(nèi)的各種數(shù)據(jù), 如系統(tǒng)軟件和應用軟件等。操作系統(tǒng)位于底層硬件與用戶之間， 是兩者溝通的橋梁。用戶可以通過操 作系統(tǒng)的用戶界面，輸入命令。操作系統(tǒng)則對命令進行解釋，驅(qū)動硬件設備, 實現(xiàn)用戶要求。而達到鞏固知本次課程設計我們將對上學期所學的知識進行系統(tǒng)的應用, 識的作用1問題概述2需

3、求分析3概要設計3.1主要功能3.2模塊功能結(jié)構3.3軟硬件環(huán)境3.4數(shù)據(jù)結(jié)構設計4詳細設計4.1目錄先來先服務（FCFS ）調(diào)度算法4.2短進程調(diào)度算法（SPF ） ”4.3 “高響應比優(yōu)先調(diào)度算法”4.4優(yōu)先級調(diào)度（非搶占式）算法” 5系統(tǒng)測試及調(diào)試 5.1測試 5.2調(diào)試過程中遇到的問題 6心得體會 7參考文獻 8附錄1問題概述編寫一個進程調(diào)度程序，允許多個進程并發(fā)執(zhí)行。采取多種進程 調(diào)度算法（先來先服務（FCFS ）調(diào)度算法，短進程調(diào)度算法（SPF）, 咼響應比優(yōu)先調(diào)度算法，優(yōu)先級調(diào)度（非搶占式）算法）。分析比較 各個算法的優(yōu)缺點。2需求分析進程調(diào)度的功能是記錄系統(tǒng)中所有進程的執(zhí)行情況

4、、 從就緒態(tài)隊列 中選擇一個進程，進行進程上下文的切換。采取不同的算法根據(jù)外部 環(huán)境及條件進行進程的切換。3概要設計3.1主要功能進程調(diào)度的功能是記錄系統(tǒng)中所有進程的執(zhí)行情況、 從就緒態(tài)隊列 中選擇一個進程，進行進程上下文的切換。采用先來先服務（FCFS） 調(diào)度算法，短進程調(diào)度算法（SPF）,高響應比優(yōu)先調(diào)度算法，優(yōu)先 級調(diào)度（非搶占式）算法進行進程的切換。3.2模塊功能結(jié)構圖3.23.3軟硬件環(huán)境件環(huán)境牛環(huán)境亡i :Pen2 先n 來tiumIXTT500W短do 進1以上ws 7內(nèi)存高 響:2p6Mn5優(yōu)先0 退 出用軟件:先Dev-C+卜程應級息服調(diào)比調(diào)結(jié)勾設十務度優(yōu)度入算算先算；B_s

5、tnict法法調(diào)法1度算法本程序所適用的計算機系統(tǒng)軟硬件環(huán)境要求為硬,軟,應'struct PC3.4數(shù)/進程名稱 /優(yōu)先級 /進程編號 /到達時間 /開始運行時間 /結(jié)束運行時間 /運行時間 /運行次序 /調(diào)度標志char name10; int priority; int number;float come_T;float run_begin_T;float run_end_T;float run_T;int order;int run_flag; PCBMAX;4 詳細設計 4.1“先來先服務（ FCFS ）調(diào)度算法 ”先來先服務算法是按照進程到達先后次序來進行調(diào)度。進入該函數(shù)后

6、讀取每個進程控制塊 PCB 中的到達時間 come_T從 come_T 最早的開始運行，依次運行完畢。記錄開始運行時間run_begin_T和結(jié)束運行時間run_end_T,并記錄運行次序。最后調(diào)用調(diào)度結(jié)果輸出函數(shù)， 輸出進程信息和平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權周轉(zhuǎn)時 間。圖 4.1.2 “先來先服務調(diào)度算法”運行結(jié)果圖圖4.1.3 “先來先服務（FCFS調(diào)度算法”4.2“短進程調(diào)度算法（ SPF ）”短進程調(diào)度算法是指對短進程優(yōu)先調(diào)度的算法， 這里進程的長短 是以進程要求運行的時間的長短來衡量。進入該函數(shù)后讀取每個進程控制塊中的到達時間come_T，選取最早的，若時間相同則選運行時間最短的進程進行調(diào)

7、度， 記錄開始運 行時間run_begin_T和結(jié)束運行時間run_end_T，并記錄運行次序。一個進程運行完成后， 在查看在此進程運行時間內(nèi)到達的進程， 選取 運行時間最短的運行，依次重復，直至所有進程運行完畢，最后調(diào)用 調(diào)度結(jié)果輸出函數(shù)， 輸出進程信息和平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權周轉(zhuǎn)時 間。圖 4.2.2 “短進程調(diào)度算法”運行結(jié)果圖4.3“高響應比優(yōu)先調(diào)度算法”響應比高者進程優(yōu)先的算法，響應比的定義是指R=（已等待時間+服務要求時間） /要求服務時間。實際上，高響應比優(yōu)先調(diào)度算法是先來先服務調(diào)度算法和短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法的綜合調(diào)度算法。進入該函數(shù)后讀取每個進程控制塊中的到達時間come_T，選

8、取最早的，記錄開始運行時間 run_begin_T 和結(jié)束運行時間 run_end_T，并記錄運行次序。 運行結(jié)束后， 在查看在此進程運行時間內(nèi)到達的進 程，選取響應比最高的進程運行， 依次重復，直至所有進程運行完畢， 最后調(diào)用調(diào)度結(jié)果輸出函數(shù)， 輸出進程信息和平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶 權周轉(zhuǎn)時間。圖 4.3.2 “高響應比優(yōu)先調(diào)度算法”運行結(jié)果圖圖4.3.3 “高響應比優(yōu)先調(diào)度算法”流程圖4.4 “優(yōu)先級調(diào)度（非搶占式）算法”優(yōu)先級調(diào)度算法也成優(yōu)先權調(diào)度算法， 本次采用非搶占式優(yōu)先級 算法，在進程輸入時確定進程的優(yōu)先級，數(shù)字越大優(yōu)先級別越高。進入該函數(shù)后讀取每個進程控制塊中的到達時間come_T

9、，選取最早的，若時間相同則選優(yōu)先級別高的的進程進行調(diào)度， 記錄開始運 行時間run_begin_T和結(jié)束運行時間run_end_T，并記錄運行次序。一個進程運行完成后，在查看在此進程運行時間內(nèi)到達的進程， 選取 優(yōu)先級別高者的進程運行，依次重復，直至所有進程運行完畢，最后 調(diào)用調(diào)度結(jié)果輸出函數(shù)，輸出進程信息和平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權周 轉(zhuǎn)時間。退出請選擇：4*對進程按高響應比優(yōu)先調(diào)度:周轉(zhuǎn)時間5-tin優(yōu)先級倒這吋即運彳亍吋即開始時I可結(jié)朿時間!運行找序13. nn2.Q04.ea7.00! 11004.002.GQ3,00間為7.002.155.0Q00! 11.ee! 1400iQ.ee圖4

10、42 “優(yōu)先級調(diào)度（非搶占式）算法”運行結(jié)果圖圖443 “優(yōu)先級調(diào)度（非搶占式）算法”流程圖5系統(tǒng)測試及調(diào)試 5.1測試進程名稱進程編號優(yōu)先級到達時間運行時間5.1.1實際測試數(shù)據(jù)5.1.2預期結(jié)果在這組測試數(shù)據(jù)中，當進程采用短進程調(diào)度優(yōu)先時，平均帶全周轉(zhuǎn)時間最短，效率最好。但由于進程的數(shù)據(jù)不同，我們可以采用不同的調(diào)度算法，應視情況而選取最佳的調(diào)度算法。5.2調(diào)試過程中遇到的問題因為該程要實現(xiàn)進程調(diào)度中幾種主要的算法的調(diào)度演示,并計算周轉(zhuǎn)時間進行比較，那么就需要在一組進程上調(diào)用不同的算法,并可重復使用該數(shù)組。但是當從一個算法轉(zhuǎn)換到另一個算法的時候,涉及到一些關鍵變量的初始化問題。一開始我并沒有

11、注意到這個問題， 導致運行下一個算法時，因經(jīng)過一次調(diào)度后，所有進程的狀態(tài)都為執(zhí)行完畢，所以第二次以及往后都不能得出正確的結(jié)論。經(jīng)過多次測試后，在每個算法的子函數(shù)中加入，狀態(tài)初始化語句,使得程序能以正常運行，得出正確的數(shù)據(jù)。5.2.2輸出數(shù)據(jù)時顯示不全且亂輸出是開始時做的函數(shù)，然而就遇到了挺煩的困難，因為每個進程的數(shù)據(jù)項多且雜，輸出后不挨個對著看根本不知道誰是誰， 百度了很多個案例后決定每個數(shù)據(jù)輸出時嚴格控制格式，采用I將其分隔。使其看上去更加嚴謹，美觀。其實很多小細節(jié)也要處理好才能更好體現(xiàn)出這個系統(tǒng)的優(yōu)點。6 心得體會通過這次課程設計， 使我更加扎實的掌握了有關操作系統(tǒng)方面的 知識，特別是進程

12、以及各種調(diào)度算法。 進程調(diào)度雖然是在系統(tǒng)內(nèi)部的 低級調(diào)度， 但進程調(diào)度的優(yōu)劣直接影響作業(yè)調(diào)度的性能。 反映作業(yè)調(diào) 度優(yōu)劣的周轉(zhuǎn)時間和平均周轉(zhuǎn)時間只在某種程度上反映了進程調(diào)度 的性能，例如，其執(zhí)行時間部分中實際上包含有進程等待 ( 包括就緒 狀態(tài)時的等待 ) 時間，而進程等待時間的多少是要依靠進程調(diào)度策略 和等待事件何時發(fā)生等來決定的。 因此，進程調(diào)度性能的商量是操作 系統(tǒng)設計的一個重要指標。所以進程調(diào)度的重要性也是不可忽視的。這次的課程設計從選題到完成程序到最后寫出課設報告， 中間遇 到了很多大大小小的問題， 但是經(jīng)過多方努力都得以解決， 雖然它并 不是一個完善的系統(tǒng)， 還存在著這樣那樣的問題

13、， 但是已經(jīng)進我的努 力去完善它。 遇到問題時一定要不懈努力， 不能遇到問題就想到要退 縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在， 然后一一進行解決， 只有這樣， 才能成功的做成想做的事。最后，感謝老師的幫助及悉心的指導，感謝同學們的相互幫助， 沒有他們我自己也不可能完成此次在項目中的任務， 更加讓我明白了 一個團隊的重要性，以及個人力量的單薄?？偠灾?，還是謝謝大家 的互幫互助，而完成這個項目，完成這次課設！7 參考文獻1 王紅.操作系統(tǒng)原理及應用 Linux .第二版.北京: 中國水利 水電出版社 ,2005.2 王紅. 操作系統(tǒng)實訓( Linux )習題解答、例題解析、實驗 指導 .第二版. 北

14、京：中國水利水電出版社， 2008.3 孟靜. 操作系統(tǒng)原理教程 .北京: 清華大學出版社 ,2000.4 周蘇、金海溶 . 操作系統(tǒng)原理實驗 . 北京 : 科學出版社 ,2000. 8 附錄#include<stdio.h> #include<stdlib.h>#include<iostream>曝光)。using namespace std; /這樣命名空間 std 內(nèi)定義的所有標識符都有效 就好像它們被聲明為全局變量一樣。#define MAX 10 struct PCB_struct/進程名稱/進程編號 /優(yōu)先級/到達時間 /開始運行時間 /開始結(jié)束

15、時間 /運行時間 /運行次序 /調(diào)度標志char name10; int number;int priority;float come_T;float run_begin_T;float run_end_T;float run_T;int order;/實際生成進程個數(shù)/先來先服務算法/短進程調(diào)度算法/高響應比優(yōu)先調(diào)度算法 /優(yōu)先級調(diào)度(非搶占式)算法 /進程輸入 /調(diào)度結(jié)果輸出int run_flag; PCBMAX,pcb;int counter; void FCFS();void SPF(); void HRRN();void PRI();void Input(); void Outpu

16、t();int main(void)int option; while(1)printf("nn* 進程調(diào)度管理*");printf("nn*1進程信息輸入 ");printf("nn*2采用 先來先服務算法進行進程調(diào)度 并輸出 ");printf("nn*3采用 短進程調(diào)度算法進行進程調(diào)度 并輸出 ");printf("nn*4采用 高響應比優(yōu)先調(diào)度算法進行進程調(diào)度 并輸出 ");printf("nn*5采用 優(yōu)先級調(diào)度(非搶占式)算法進行進程調(diào)度 并輸出 ");print

17、f("nn*0退出 ");printf("nn 請選擇： "); scanf("%d",&option);switch(option)case 0: printf(" 運行結(jié)束，再見 "); exit(0); break;case 1:Input(); break;case 2:printf("nFCFS();Output(); break;case 3:printf("nSPF();Output(); break;case 4:printf("nHRRN();Output()

18、;break;case 5:printf("n*度:nn");PRI();Output(); break; default:printf("n*對進程按先來先服務調(diào)度 :nn");對進程按短進程調(diào)度 :nn");對進程按高響應比優(yōu)先調(diào)度 :nn");對進程按優(yōu)先級調(diào)度(非搶占式)調(diào)輸入錯誤！ 請重新輸入 : ");void Input()int i;printf("nscanf("%d",&counter); for(i=0;i<counter;i+) printf("n

19、*請輸入即將運行的進程的個數(shù)： ");請輸入第%d個進程的信息：n",i+1);printf("n * 請輸入進程名字： "); scanf("%s",PCB);printf("n* 請輸入進程編號： ");scanf("%d",&PCBi.number);");printf("n* 請輸入進程的優(yōu)先級：scanf("%d",&PCBi.priority);");printf("n* 請輸入進程的到達時間：s

20、canf("%f",&PCBe_T);");printf("n* 請輸入進程的運行時間：scanf("%f",&PCBi.run_T);PCBi.run_begin_T=0;PCBi.run_end_T=0;PCBi.order=0;PCBi.run_flag=0;* 錄入結(jié)束！ "); printf("nvoid Output()int i;float turn_round_T=0,f1,w=0; /f1 是周轉(zhuǎn)時間 w 是平均帶權周轉(zhuǎn)時間 printf("n|進程名稱|進程編

21、號 優(yōu)先級|到達時間|運行時間開始時間結(jié)束時間| 運行次序|周轉(zhuǎn)時間|");for(i=0;i<counter;i+)f1=PCBi.run_end_T-PCBe_T; turn_round_T=turn_round_T+f1;*|");%s | %d | %d | %5.2f | %5.2f | %5.2f | %5.2f |",w=w+(f1/PCBi.run_T); printf("| %5.2f| printf("| | %dPCB,PCBi.number,PCBi.priority,PCBe_T,

22、PCBi.run_T,PCBi.run_begin_T,PCBi.run_end_T,PCBi.order,f1);* 平均周轉(zhuǎn)時間為： %5.2f",turn_round_T/counter);* 平均帶權周轉(zhuǎn)時間為： %5.2f",w/counter);printf("nprintf("nvoid FCFS()int i,j,time;if(counter!=1)for(i=0;i<counter;i+)for(j=0;j<counter-i-1;j+)if(PCBe_T>PCBj+1.come_T)pcb=PCBj;PC

23、Bj=PCBj+1;PCBj+1=pcb;/根據(jù)到達時間對進程進行排序time=0;for(i=0;i<counter;i+) if(time<PCBe_T) PCBi.run_begin_T=PCBe_T; elsePCBi.run_begin_T=time; PCBi.run_end_T=PCBi.run_begin_T+PCBi.run_T; PCBi.run_flag=1;time=PCBi.run_end_T; PCBi.order=i+1; / 運行每個程序void SPF()float time = 0;int i=0,j;int number=0

24、,temp;float run_time;run_time=PCBi.run_T;j=1;for(i=0;i<counter;i+)PCBi.run_flag=0;i=0;while(j<counter)&&(PCBe_T=PCBe_T) if(PCBj.run_T<PCBi.run_T) run_time=PCBj.run_T;i=j;j+;/ 查找第一個被調(diào)度的進程/對第一個被調(diào)度的進程運行 number=i;if(time<PCBe_T)PCBnumber.run_begin_T=PCBe

25、_T;elsePCBnumber.run_begin_T=time;PCBnumber.run_end_T=PCBnumber.run_begin_T+PCBnumber.run_T; PCBnumber.run_flag=1;time=PCBnumber.run_end_T;PCBnumber.order=1;temp = 1; while(temp<counter) for(j=0;j<counter;j+) if(PCBe_T<=time)&&(PCBj.run_flag!=1) run_time = PCBj.run_T;number = j

26、;break; for(j=0;j<counter;j+) if(PCBe_T<=time)&&(PCBj.run_flag!=1) if(PCBj.run_T<run_time)run_time = PCBj.run_T; number = j;/ 查找下一個被調(diào)度的進程/對找到的下一個被調(diào)度的進程求運行 PCBnumber.run_begin_T=time;PCBnumber.run_end_T=PCBnumber.run_begin_T+PCBnumber.run_T;PCBnumber.run_flag=1; time=PCBnumber.r

27、un_end_T; temp+;PCBnumber.order=temp;void HRRN()int i,j,number,temp_counter;float time=0,response_rate,max_response_rate;for(i=0;i<counter;i+)PCBi.run_flag=0;/運行第一個進程if(time<PCB0.come_T) PCB0.run_begin_T=PCB0.come_T;elsePCB0.run_begin_T=time;PCB0.run_end_T=PCB0.run_begin_T+PCB0.run_T;PCB0.run_

28、flag=1; time=PCB0.run_end_T;PCB0.order=1;temp_counter = 1;/運行其他進程 while(temp_counter<counter) max_response_rate=0; for(j=1;j<counter;j+) if(PCBe_T<=time)&&(!PCBj.run_flag) response_rate=(time-PCBe_T)/PCBj.run_T); if(response_rate>max_response_rate)max_response_rate=response_rate;number=j;if(time<PCBe_T)PCBnumber.run_begin_T=PCBe_T; elsePCBnumber.run_begin_T=time;PCBnumber.run_end_T=PCBnumber.run_begin_T+PCBnu