操作系統(tǒng)使用簡單輪轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度

《操作系統(tǒng)原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱：使用簡單輪轉(zhuǎn)法實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)老師:二〇一三年十二月二十日

目錄第1章課題介紹 第1章課題介紹1.1課程設(shè)計(jì)的目的進(jìn)程是操作系統(tǒng)最重要的概念之一，進(jìn)程調(diào)度又是操作系統(tǒng)核心的主要內(nèi)容。本次課程設(shè)計(jì)是要求學(xué)生獨(dú)立地用高級(jí)語言編寫和調(diào)試一個(gè)簡單的進(jìn)程調(diào)度程序。通過本實(shí)驗(yàn)可以加深理解有關(guān)進(jìn)程控制塊、進(jìn)程隊(duì)列的概念，并體會(huì)和了解優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的具體實(shí)施辦法。調(diào)度算法可任意選擇或自行設(shè)計(jì)。任務(wù)一是采用簡單輪轉(zhuǎn)法。本課題可以加深對(duì)進(jìn)程調(diào)度和各種調(diào)度算法的理解，并通過課程設(shè)計(jì)，讓我們更好的掌握操作系統(tǒng)的原理以及實(shí)現(xiàn)方法，加深對(duì)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，加強(qiáng)我們自身的動(dòng)手能力。1.2課程設(shè)計(jì)的要求1）設(shè)計(jì)一個(gè)有n個(gè)進(jìn)程并發(fā)的進(jìn)程調(diào)度程序。每個(gè)進(jìn)程由一個(gè)進(jìn)程控制塊（PCB）表示。進(jìn)程控制塊一般應(yīng)該包含下述信息：進(jìn)程名、進(jìn)程優(yōu)先數(shù)、進(jìn)程需要運(yùn)行的時(shí)間、占用CPU的時(shí)間以及進(jìn)程的狀態(tài)等，且可按調(diào)度算法的不同而增刪。2）調(diào)度程序應(yīng)包含1～2種不同的調(diào)度算法，運(yùn)行時(shí)可任意選一種，以利于各種算法的分析比較。3）算法應(yīng)能顯示或打印各個(gè)進(jìn)程的PID、狀態(tài)（運(yùn)行狀態(tài)R、等待狀態(tài)W等）和參數(shù)（已運(yùn)行時(shí)間等）的變化情況，便于觀察諸進(jìn)程的調(diào)度過程

第2章總體設(shè)計(jì)2.1程序流程圖輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)用先輸入進(jìn)程的格式及信息，然后對(duì)進(jìn)程進(jìn)行輪轉(zhuǎn)法調(diào)度，按隊(duì)列中進(jìn)程的順序依次運(yùn)行程序，每運(yùn)行完一次對(duì)其時(shí)間片相減，直到時(shí)間片用完，程序結(jié)束。輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)用程序流程圖如圖2-1所示：圖2-1總程序流程圖建立進(jìn)程控制塊函數(shù)input()的程序流程圖如圖2-2所示：圖2-2input()函數(shù)的程序流程圖2.2軟件模塊圖要實(shí)現(xiàn)輪轉(zhuǎn)法的進(jìn)程調(diào)度，將其功能設(shè)計(jì)為四個(gè)界面模塊，進(jìn)程控制塊模塊、進(jìn)程顯示模塊、進(jìn)程查看模塊、進(jìn)程就緒模塊。輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)度功能模塊圖如圖2-3所示：圖2-3輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)度功能模塊圖2.3設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)的原則排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度時(shí)，把CPU分配給隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。時(shí)間片的大小從幾MS到幾百M(fèi)S。當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，由一個(gè)計(jì)時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請(qǐng)求，調(diào)度程序便據(jù)此信號(hào)來停止該進(jìn)程的執(zhí)行，并將它送往就緒隊(duì)列的末尾；然后再把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中的新的隊(duì)首進(jìn)程，同時(shí)也讓他執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。這樣就可以保證就緒隊(duì)列中的所有進(jìn)程在一給定的時(shí)間內(nèi)均能獲得一時(shí)間片的處理機(jī)執(zhí)行時(shí)間。即，系統(tǒng)能在給定時(shí)間內(nèi)相應(yīng)所有用戶的請(qǐng)求。2.4設(shè)計(jì)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)主要是對(duì)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度的模擬。由用戶自己輸入進(jìn)程數(shù)和時(shí)間片，將所輸入的進(jìn)程按順序排成循環(huán)隊(duì)列，處理器按順序選擇進(jìn)程來執(zhí)行。每個(gè)進(jìn)程都是處于運(yùn)行R(run)、就緒W(wait)兩種狀態(tài)之一，并假設(shè)起始狀態(tài)都是就緒狀態(tài)W。正在運(yùn)行的進(jìn)程則是R狀態(tài)，若某個(gè)進(jìn)程沒有結(jié)束則優(yōu)先級(jí)設(shè)最低，放到隊(duì)尾，下次循環(huán)再執(zhí)行；若進(jìn)程結(jié)束則退出隊(duì)列，并顯示此進(jìn)程已完成。

下面介紹簡單輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)度算法：

簡單輪轉(zhuǎn)法。進(jìn)程就緒鏈按各進(jìn)程進(jìn)入的先后次序排列，進(jìn)程每次占用處理機(jī)的輪轉(zhuǎn)時(shí)間按其重要程度登入進(jìn)程控制塊中的輪轉(zhuǎn)時(shí)間片數(shù)記錄項(xiàng)（相當(dāng)于優(yōu)先數(shù)法的優(yōu)先數(shù)記錄項(xiàng)位置）。每過一個(gè)時(shí)間片，運(yùn)行進(jìn)程占用處理機(jī)的時(shí)間片數(shù)加1，然后比較占用處理機(jī)的時(shí)間片數(shù)是否與該進(jìn)程的輪轉(zhuǎn)時(shí)間片數(shù)相等，若相等說明已到達(dá)輪轉(zhuǎn)時(shí)間，應(yīng)將現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程排到就緒鏈末尾，調(diào)度鏈?zhǔn)走M(jìn)程占用處理機(jī)，且改變它們的進(jìn)程狀態(tài)，直至所有進(jìn)程完成各自的時(shí)間片。進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)如下：PCB進(jìn)程ID進(jìn)程狀態(tài)輪轉(zhuǎn)時(shí)間片數(shù)進(jìn)程所需時(shí)間片數(shù)鏈指針進(jìn)程控制塊鏈結(jié)構(gòu)如下：TAILTAILRUNR…HEADW…W…W…2.5主要功能本程序選用簡單輪轉(zhuǎn)法對(duì)n個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。每個(gè)進(jìn)程處于運(yùn)行R(run)、就緒W(wait)兩種狀態(tài)之一，并假設(shè)起始狀態(tài)都是就緒狀態(tài)W，當(dāng)進(jìn)程結(jié)束則踢出隊(duì)列。為了便于處理，程序進(jìn)程的運(yùn)行時(shí)間以時(shí)間片為單位計(jì)算。2.6實(shí)現(xiàn)環(huán)境本次課程設(shè)計(jì)結(jié)合算法的特點(diǎn)，采用Windows操作系統(tǒng)平臺(tái)。開發(fā)工具為MicrosoftVisualC++6.0。第3章詳細(xì)設(shè)計(jì)及思考題3.1詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structpcb{/*定義進(jìn)程控制塊PCB*/charname[10];/*進(jìn)程的名字*/charstate;/*進(jìn)程的狀態(tài)*/intntime;/*進(jìn)程需要的運(yùn)行時(shí)間*/intrtime;/*已執(zhí)行的時(shí)間*/intltime;/*剩余需執(zhí)行的時(shí)間*/structpcb*link;}/*下一個(gè)進(jìn)程控制塊的地址*/3.1.2函數(shù)聲明main()主函數(shù)input()進(jìn)程控制塊函數(shù)insert()插入要構(gòu)造的進(jìn)程函數(shù)disp()顯示當(dāng)前進(jìn)程函數(shù) check()進(jìn)程查看函數(shù)destroy()進(jìn)程撤銷函數(shù)running()進(jìn)程就緒函數(shù)3.1.3函數(shù)input()input()/*建立進(jìn)程控制塊函數(shù)*/{inti,num;printf("\n請(qǐng)輸入進(jìn)程個(gè)數(shù)：");scanf("%d",&num);for(i=1;i<=num;i++){p=getpch(PCB);printf("\n輸入第%d個(gè)進(jìn)程名:",i);scanf("%s",p->name);printf("\n輸入第%d個(gè)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間:",i);scanf("%d",&p->ntime);printf("\n");p->rtime=0;p->state='w';p->link=NULL;insert();/*調(diào)用insert函數(shù)把輸入的進(jìn)程插入到隊(duì)列后面*/}}3.2思考題（3） 如果增加進(jìn)程的“等待”狀態(tài)，即進(jìn)程因請(qǐng)求輸入輸出等問題而掛起的狀態(tài)，如何在程序中實(shí)現(xiàn)？答：阻塞→阻塞/掛起：OS通常將阻塞進(jìn)程換出，以騰出內(nèi)存空間阻塞/掛起→就緒/掛起：當(dāng)阻塞/掛起進(jìn)程等待的事件發(fā)生時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)換為就緒/掛起。就緒/掛起→就緒：OS需要調(diào)入一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。就緒→就緒/掛起：一般，OS掛起阻塞進(jìn)程。但是有時(shí)也會(huì)掛起就緒進(jìn)程，釋放足夠的內(nèi)存空間。新進(jìn)程→就緒/掛起（新進(jìn)程→就緒）：新進(jìn)程創(chuàng)建后，可以插入到就緒隊(duì)列或就緒，掛起隊(duì)列，若無足夠的內(nèi)存分配給新進(jìn)程，則需要新進(jìn)程→就緒/掛起。圖3-1進(jìn)程的掛起和解除掛起的狀態(tài)

第4章程序測試圖4-1輸入進(jìn)程信息及時(shí)間片數(shù)圖4-2進(jìn)程運(yùn)行圖圖4-3進(jìn)程運(yùn)行圖圖4-4進(jìn)程完成圖

第5章總結(jié)經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多。首先是編程，C語言是大一的課程，現(xiàn)在已經(jīng)遺忘了很多，這次的課程設(shè)計(jì)讓我又溫習(xí)了一遍C語言的知識(shí)點(diǎn)。其次，在編程中遇到了很多問題，經(jīng)過小組同學(xué)之間討論，并查看相關(guān)資料后都一并解決了，對(duì)課本及規(guī)范又有了充分地了解，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)檫@次的課程設(shè)計(jì)只有1周，所以程序做的略有粗糙，相信如果再給我們一周時(shí)間，肯定能完善該程序。小組成員各自編的程序在執(zhí)行時(shí)都有錯(cuò)誤，經(jīng)過大家相互查找錯(cuò)誤，終于把完整的程序編寫了出來，并順利完成報(bào)告，讓我明白了我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開團(tuán)隊(duì)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。我覺得做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用書本上的知識(shí)內(nèi)容，而且考試內(nèi)容有限，課程設(shè)計(jì)就給了我們一個(gè)很好的實(shí)踐結(jié)合的機(jī)會(huì)。平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，那些問題就迎刃而解了。這次課程設(shè)計(jì)順利完成了，期間，程序中有幾個(gè)小組成員都沒有注意到的bug，然后在老師的指導(dǎo)下，我們又修改了程序并反復(fù)測試，終于使程序完美了。同時(shí)，在老師的身上我學(xué)到了很多實(shí)用的知識(shí)，我們應(yīng)該多方面考慮，不能局限在一個(gè)小空間里，要學(xué)會(huì)找出程序不足的地方并填補(bǔ)它。參考文獻(xiàn)[1]湯小丹，梁紅兵，哲風(fēng)屏，湯子瀛.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011[2]張堯?qū)W，史美林.計(jì)算