時間片輪轉進程調度模擬算法的實現(xiàn)及時間煮雨-鋼琴譜 C大調

PAGE武漢理工大學華夏學院課程設計報告書課程名稱：操作系統(tǒng)原理題目：時間片輪轉進程調度模擬算法的實現(xiàn)系名：信息工程系專業(yè)班級：計算機班姓名：學號：指導教師:20年6月26日

武漢理工大學華夏學院信息工程系課程設計任務書課程名稱：操作系統(tǒng)原理課程設計指導教師：班級名稱：計算機開課系、教研室：自動化與計算機一、課程設計目的與任務操作系統(tǒng)課程設計是《操作系統(tǒng)原理》課程的后續(xù)實踐課程，旨在通過一周的實踐訓練，加深學生對理論課程中操作系統(tǒng)概念，原理和方法的理解，加強學生綜合運用操作系統(tǒng)原理、Linux系統(tǒng)、C語言程序設計技術進行實際問題處理的能力，進一步提高學生進行分析問題和解決問題的能力，包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實現(xiàn)和系統(tǒng)測試的能力。學生將在指導老師的指導下，完成從需求分析，系統(tǒng)設計，編碼到測試的全過程。二、課程設計的內容與基本要求1、課程設計題目時間片輪轉進程調度模擬算法的實現(xiàn)2、課程設計內容用c/c++語言實現(xiàn)時間片輪轉的進程調度模擬算法。要求：1．至少要有5個以上進程2．進程被調度占有CPU后，打印出該進程正在運行的相關信息提示:時間片輪轉調度算法中，進程調度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進程，也就是說按照先來先服務原則調度，但一旦進程占用處理機則僅使用一個時間片。在使用完一個時間片后，進程還沒有完成其運行，它必須釋放出處理機給下一個就緒的進程，而被搶占的進程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等待再次運行。1）進程運行時，只打印出相關提示信息，同時將它已經運行的時間片加1就可以了。2）為進程設計出PCB結構。PCB結構所包含的內容，有進程名、進程所需運行時間、已運行時間和進程的狀態(tài)以及指針的信息等。3、設計報告撰寫格式要求：1設計題目與要求2設計思想3系統(tǒng)結構4數(shù)據(jù)結構的說明和模塊的算法流程圖5使用說明書（即用戶手冊）：內容包含如何登錄、退出、讀、寫等操作說明6運行結果和結果分析（其中包括實驗的檢查結果、程序的運行情況）7自我評價與總結8附錄：程序清單，注意加注釋（包括關鍵字、方法、變量等），在每個模塊前加注釋；三、課程設計步驟及時間進度和場地安排本課程設計將安排在第17周,現(xiàn)代教育技術中心。具體安排如下：時間設計內容第一天下發(fā)任務書，學生查閱資料第二天系統(tǒng)設計和原型開發(fā)第三天-第四天系統(tǒng)功能實現(xiàn)第五天系統(tǒng)調試、測試、打包和驗收課程設計集中時間安排：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)地點現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教四、課程設計考核及評分標準課程設計考核將綜合考慮學生的系統(tǒng)設計方案、運行結果、課程設計報告書的質量、態(tài)度、考勤、答辯情況等各因素。具體評分標準如下：（1）設計方案正確，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）設計報告規(guī)范、課程設計報告質量高、參考文獻充分20分（4）課程設計答辯時，問題回答正確；20分（5）態(tài)度認真、刻苦鉆研、遵守紀律；10分按上述五項分別記分后求和，總分按五級制記載最后成績。優(yōu)秀（100～90分），良好（80～89分），中等（70～79分），及格（60～69分），不及格（0～59分）設計題目與要求：進程時間片輪轉調度算法。要求：用C++語言編寫程序完成單處理機的進程調度，要求采用時間片輪轉調度算法。實驗具體要求包括：首先確定作業(yè)控制塊的內容和組成方式；然后完成作業(yè)調度；最后編寫主函數(shù)，并對所做工作進行測試。設計思想：在多道程序系統(tǒng)中，一個作業(yè)被提交后必須經過處理機調度后，方能獲得處理機執(zhí)行。對調度的處理又都可采用不同的調度方式和調度算法。調度算法是指：根據(jù)系統(tǒng)的資源分配策略所規(guī)定的資源分配算法。系統(tǒng)結構處理機管理模擬系統(tǒng)由創(chuàng)建進程、運行程序和顯示結果三部分組成。而它們又分別包括輸入進程信息、創(chuàng)建結點和插入結點三個步驟。系統(tǒng)功能說明：創(chuàng)建進程模塊在輸入進程頁面輸入要創(chuàng)建的進程數(shù)，輸入后逐個將進程信息錄入插入到就緒隊列中，完成進程的創(chuàng)建過程。運行程序模塊：此模塊實現(xiàn)時間片輪轉調度算法，從就緒隊列中取出進程結點，并模擬運行該進程，反復循環(huán)，直至進程全部運行結束。每次運行進程后，將運行信息存入到文件中，實現(xiàn)信息的持久化。方便信息的記錄，系統(tǒng)功能的分析和出錯時便于檢查錯誤?，F(xiàn)實結果模塊：從文件讀入進程運行的結果，在圖形界面下操作，提供友好的用戶操作方式，方便直觀了解進程呢過的調度過程，便于數(shù)據(jù)的分析和研究。算法描述：1、在創(chuàng)建進程界面將進程信息錄入，將進程控制塊進行包裝，插入到循環(huán)隊列中；2、當運行程序時，每次從就緒隊列隊首取出一個進程，判斷是P進程是否到達。到達則運行該進程；3、若P進程為首次運行，則記錄進程開始運行時間；4、運行完P進程后，輸入進程運行信息，并將此進程移動至隊尾；5、若循環(huán)隊列長度大于1，則返回執(zhí)行B，否則結束程序。四、數(shù)據(jù)結構的說明和模塊的算法流程圖typedefstructjcb{charname[N];intprio;intround;intcputime;intneedtime;intcount;charstate;structnode*next;}PCB圖1流程圖五、使用說明建立一個進程控制塊PCB來代表。PCB包括：進程名、鏈接指針、到達時間、估計運行時間、剩余時間和進程狀態(tài)。進程狀態(tài)分為就緒（W）、運行（R）和完成（F）。為每個進程任意確定一個要求運行時間和到達時間。按照進程到達的先后順序排成一個循環(huán)隊列。再設一個對首指針指向第一個到達進程的首址。執(zhí)行處理機調度時，開始選擇對首的第一個進程運行。另外再設一個當前運行進程的指針，指向當前正運行的進程。執(zhí)行：a)預計運行時間減1；b)輸出當前運行進程的名字。進程執(zhí)行一次后，若該進程的剩余運行時間為零，則將該進程的狀態(tài)置為完成態(tài)F，并退出循環(huán)隊列；若不為空，則將其移至隊尾。繼續(xù)在運行隊首的進程。若就緒隊列不空，則重復上述的（5）和（6）步驟直到所有進程都運行完為止。在所設計的調度程序中，要求包含顯示或打印語句。以便顯示或打印每次選操作系統(tǒng)課程設計中進程的名稱及運行一次后隊列的變化情況。六、運行結果1、輸入數(shù)據(jù)圖2輸入數(shù)據(jù)2、運行結果示例（1）數(shù)據(jù)輸入完成后的初始狀態(tài)，進程標識為x1的進程首先得到調度，運行10個時間單位。圖3運行結果1（2）進程標識為x2的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖4運行結果2（3）進程標識為x3的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖5運行結果3（4）進程標識為x4的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖6運行結果4(5)進程標識為x5的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖7運行結果5（6）進程標識為x1的進程再次得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，因進程x1只剩下5個單位時間，所以進程x1只運行5個單位時間。圖8運行結果6（7）進程標識為x2的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。進程x1已運行完，從運行態(tài)“R”改為運行結束狀態(tài)“F”。圖9運行結果7（8）進程標識為x3的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖10運行結果8（9）進程標識為x4的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖11運行結果9（10）進程標識為x5的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖12運行結果10（11）進程標識為x2的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行5個時間單位。進程x5已運行完，從運行態(tài)“R”改為運行結束狀態(tài)“F”。圖13運行結果11(12）進程標識為x3的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。進程x2已運行完，從運行態(tài)“R”改為運行結束狀態(tài)“F”。圖14運行結果12(13）進程標識為x4的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行10個時間單位。圖15運行結果13(14）進程標識為x3的進程得到調度，從就緒態(tài)“W”改為運行態(tài)“R”，運行5個時間單位。進程x4已運行完，從運行態(tài)“R”改為運行結束狀態(tài)“F”。圖16運行結果14（15）所有進程都已運行完，狀態(tài)都為“F”。圖17運行結果15七、小結在這次實驗中,我能夠正確分析實驗過程和實驗結果，思路清晰，能夠比較好的理解進程按時間片輪轉算法這一調度過程，加深了我對進程時間片輪轉調度過程的理解。但是還有很多不足。我自己的C++基礎差，不能夠自己編寫這一調度算法的程序，只能通過網絡和同學、老師的幫忙得到正確的程序編碼；另外一開始輸入進程運行需要的時間時，由于輸入運行時間的數(shù)值較大，導致后面進程繁多，但后來及時改正，走了彎路，也增加了理解。因此以后要加強自己在C++方面的學習，能夠理解源程序；并且要多上機操作，多調試多嘗試，爭取能理解好了解透。本次實驗題需要詳細閱讀題目和不斷地嘗試才能找到簡便的過程，能加強學生的上機操作能力。八、參考源程序#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<iostream.h>typedefstructnode{charname[10];intprio;intround;intcputime;intneedtime;intcount;charstate;structnode*next;}PCB;PCB*finish,*ready,*tail,*run;//隊列指針intN;//進程數(shù)voidfirstin(){run=ready;//就緒隊列頭指針賦值給運行頭指針run->state='R';//進程狀態(tài)變?yōu)檫\行態(tài)]ready=ready->next;//就緒隊列頭指針后移到下一進程}//輸出標題函數(shù)voidprt1(chara){if(toupper(a)=='P')//優(yōu)先級法cout<<""<<endl;cout<<"進程名占用CPU時間到完成還要的時間輪轉時間片狀態(tài)"<<endl;}//進程PCB輸出voidprt2(chara,PCB*q){if(toupper(a)=='P')//優(yōu)先級法的輸出cout<<q->name<<""<<q->cputime<<""<<q->needtime<<""<<q->round<<""<<q->state<<endl;}//輸出函數(shù)voidprt(charalgo){PCB*p;prt1(algo);//輸出標題if(run!=NULL)//如果運行指針不空prt2(algo,run);//輸出當前正在運行的PCBp=ready;//輸出就緒隊列PCBwhile(p!=NULL){prt2(algo,p);p=p->next;}p=finish;//輸出完成隊列的PCBwhile(p!=NULL){prt2(algo,p);p=p->next;}getchar();//按住任意鍵繼續(xù)}//時間片輪轉的插入算法voidinsert(PCB*q){PCB*p1,*s,*r;s=q;//待插入的PCB指針p1=ready;//就緒隊列頭指針r=p1;//*r做pl的前驅指針while(p1!=NULL)if(p1->round<=s->round){r=p1;p1=p1->next;}if(r!=p1){r->next=s;s->next=p1;}else{s->next=p1;//否則插入在就緒隊列的頭ready=s;}}//優(yōu)先級創(chuàng)建初voidcreate(charalg){PCB*p;inti,time;charna[10];ready=NULL;finish=NULL;run=NULL;cout<<"輸入進程名及其需要運行的時間："<<endl;for(i=1;i<=N;i++){p=newPCB;cin>>na;cin>>time;strcpy(p->name,na);p->cputime=0;p->needtime=time;p->state='W';p->round=0;if(ready!=NULL)insert(p);else{p->next=ready;ready=p;}cout<<"輸入進程名及