操作系统进程调度模拟算法附源码.docx
《操作系统进程调度模拟算法附源码.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《操作系统进程调度模拟算法附源码.docx(17页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
操作系统进程调度模拟算法附源码
进程调度模拟算法
课程名称:
计算机操作系统班级:
信1501-2
实验者姓名:
李琛实验日期:
2018年5月1日
评分:
教师签名:
一、实验目的
进程调度是处理机管理的核心内容。
本实验要求用高级语言编写模拟进程调度程序,以便加深理解有关进程控制快、进程队列等概念,并体会和了解优先数算法和时间片轮转算法的具体实施办法。
二、实验要求
1.设计进程控制块PCB的结构,通常应包括如下信息:
进程名、进程优先数(或轮转时间片数)、进程已占用的CPU时间、进程到完成还需要的时间、进程的状态、当前队列指针等。
2.编写两种调度算法程序:
优先数调度算法程序
循环轮转调度算法程序
3.按要求输出结果。
三、实验过程
分别用两种调度算法对伍个进程进行调度。
每个进程可有三种状态;执行状态(RUN)、
就绪状态(READY,包括等待状态)和完成状态(FINISH),并假定初始状态为就绪状态。
(一)进程控制块结构如下:
NAME——进程标示符
PRIO/ROUND——进程优先数/进程每次轮转的时间片数(设为常数2)
CPUTIME——进程累计占用CPU的时间片数
NEEDTIME——进程到完成还需要的时间片数
STATE——进程状态
NEXT——链指针
注:
1.为了便于处理,程序中进程的的运行时间以时间片为单位进行计算;
2.各进程的优先数或轮转时间片数,以及进程运行时间片数的初值,均由用户在程序运行时给定。
(二)进程的就绪态和等待态均为链表结构,共有四个指针如下:
RUN——当前运行进程指针
READY——就需队列头指针
TAIL——就需队列尾指针
FINISH——完成队列头指针
(三)程序说明
1.在优先数算法中,进程优先数的初值设为:
50-NEEDTIME
每执行一次,优先数减1,CPU时间片数加1,进程还需要的时间片数减1。
在轮转法中,采用固定时间片单位(两个时间片为一个单位),进程每轮转一次,CPU时间片数加2,进程还需要的时间片数减2,并退出CPU,排到就绪队列尾,等待下一次调度。
2.程序的模块结构如下:
整个程序可由主程序和如下7个过程组成:
2
(1)INSERT1——在优先数算法中,将尚未完成的PCB按优先数顺序插入到就绪队列中;
(2)INSERT2——在轮转法中,将执行了一个时间片单位(为2),但尚未完成的进程
的PCB,插到就绪队列的队尾;
(3)FIRSTIN——调度就绪队列的第一个进程投入运行;
(4)PRINT——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。
(5)CREATE——创建新进程,并将它的PCB插入就绪队列;
(6)PRISCH——按优先数算法调度进程;
(7)ROUNDSCH——按时间片轮转法调度进程。
主程序定义PCB结构和其他有关变量。
实验代码:
Main.cpp
#include
#include
usingnamespacestd;
typedefstructnode
{
charname[20];//进程名
intprio;//进程优先级
intround;//分配CPU的时间片
intcputime;//CPU执行时间
intneedtime;//进程执行所需时间
charstate;//进程状态
intcount;//记录执行次数
structnode*next;//链表指针
}PCB;
intnum;
//定义三个队列,就绪队列,执行队列,完成队列
PCB*ready=NULL;//就绪队列
PCB*run=NULL;//执行队列
PCB*finish=NULL;//完成队列
//取得第一个就绪节点
voidGetFirst()
{
run=ready;
if(ready!
=NULL)
{
run->state='R';
ready=ready->next;
run->next=NULL;
}
}
//优先级输出队列
voidOutput1()
{
PCB*p;
p=ready;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
p=finish;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
p=run;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<prio<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
}
//轮转法输出队列
voidOutput2()
{
PCB*p;
p=ready;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
p=finish;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
p=run;
while(p!
=NULL)
{
cout<name<<"\t"<round<<"\t"<cputime<<"\t"<needtime<<"\t"<state<<"\t"<count<p=p->next;
}
}
//创建优先级队列
//创建优先级队列,规定优先数越小,优先级越低
voidInsertPrio(PCB*in)
{
PCB*fst,*nxt;
fst=nxt=ready;
if(ready==NULL)//如果队列为空,则为第一个元素
{
in->next=ready;
ready=in;
}
else//查到合适的位置进行插入
{
if(in->prio>=fst->prio)//比第一个还要大,则插入到队头
{
in->next=ready;
ready=in;
}
else
{
while(fst->next!
=NULL)//移动指针查找第一个比它小的元素的位置进行插入
{
nxt=fst;
fst=fst->next;
}
if(fst->next==NULL)//已经搜索到队尾,则其优先级数最小,将其插入到队尾即可
{
in->next=fst->next;
fst->next=in;
}
else//插入到队列中
{
nxt=in;
in->next=fst;
}
}
}
}
//将进程插入到就绪队列尾部
voidInsertTime(PCB*in)
{
PCB*fst;
fst=ready;
if(ready==NULL)
{
in->next=ready;
ready=in;
}
else
{
while(fst->next!
=NULL)
{
fst=fst->next;
}
in->next=fst->next;
fst->next=in;
}
}
//将进程插入到完成队列尾部
voidInsertFinish(PCB*in)
{
PCB*fst;
fst=finish;
if(finish==NULL)
{
in->next=finish;
finish=in;
}
else
{
while(fst->next!
=NULL)
{
fst=fst->next;
}
in->next=fst->next;
fst->next=in;
}
}
//优先级调度输入函数
voidPrioCreate()
{
PCB*tmp;
inti;
cout<<"Enterthenameandneedtime:
"<for(i=0;i{
if((tmp=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
cerr<<"malloc"<exit
(1);
}
cin>>tmp->name;
getchar();
cin>>tmp->needtime;
tmp->cputime=0;
tmp->state='W';
tmp->prio=50-tmp->needtime;//设置其优先级,需要的时间越多,优先级越低
tmp->round=0;
tmp->count=0;
InsertPrio(tmp);//按照优先级从高到低,插入到就绪队列
}
cout<<"进程名\t优先级\tcpu时间\t需要时间进程状态计数器"<}
//时间片输入函数
voidTimeCreate()
{
PCB*tmp;
inti;
cout<<"输入进程名字和进程时间片所需时间:
"<for(i=0;i{
if((tmp=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
cerr<<"malloc"<exit
(1);
}
cin>>tmp->name;
getchar();
cin>>tmp->needtime;
tmp->cputime=0;
tmp->state='W';
tmp->prio=0;
tmp->round=2;
tmp->count=0;
InsertTime(tmp);
}
cout<<"进程名\t轮数\tCPU时间\t需要时间进程状态计数器"<}
//按照优先级调度,每次执行一个时间片
voidPriority()
{
intflag=1;
GetFirst();
while(run!
=NULL)
{
Output1();
while(flag)
{
run->prio-=3;//优先级减去三
run->cputime++;//CPU时间片加一
run->needtime--;//进程执行完成的剩余时间减一
if(run->needtime==0)//如果进程执行完毕,将进程状态置为F,将其插入到完成队列
{
run->state='F';
run->count++;
InsertFinish(run);
flag=0;
}
else//将进程状态置为W,入就绪队列
{
run->state='W';
run->count++;//进程执行的次数加一
InsertTime(run);
flag=0;
}
}
flag=1;
GetFirst();//继续取就绪队列队头进程进入执行队列
}
}
voidRoundRun()//时间片轮转调度算法
{
intflag=1;
GetFirst();
while(run!
=NULL)
{
Output2();
while(flag)
{
run->count++;
run->cputime++;
run->needtime--;
if(run->needtime==0)//进程执行完毕
{
run->state='F';
InsertFinish(run);
flag=0;
}
elseif(run->count==run->round)//时间片用完
{
run->state='W';
run->count=0;//计数器清零,为下次做准备
InsertTime(run);
flag=0;
}
}
flag=1;
GetFirst();
}
}
intmain(void)
{
intn;
cout<<"输入进程个数:
"<cin>>num;
getchar();
cout<<"-----------------进程调度算法模拟----------------------"<cout<<"1、优先级调度算法"<cout<<"2、循环轮转调度算法"<cout<<"-------------------------------------------------------"<cout<<"输入选择序号:
"<cin>>n;
switch(n)
{
case1:
cout<<"优先级调度:
"<PrioCreate();
Priority();
Output1();
break;
case2:
cout<<"循环轮转算法:
"<TimeCreate();
RoundRun();
Output2();
break;
case0:
exit
(1);
break;
default:
cout<<"Entererror!
"<break;
}
cout<return0;
}
四、实验结果
优先级调度
时间片轮转法
五、实验总结
通过本次实验,我学到了进程调度算法,了解了进程调度是CPU管理的核心,不同的调度算法会使得进程运行时间不同,运行的先后顺序也不同,这就会有一个算法选择的问题.掌握了用C语言实现进程调度算法的模拟,提高了编程能力,以及对进程调度算法的理解。
在思考上出现的一个问题是,队列是先进先出的,在优先级算法中怎么来向链表中插入新的进程,使其能够按优先级排序.第一想到的是用数组,后来发现不如链表方便,所以换成链表,但是发现自己用链表有待提高.