进程调度操作系统课程设计报告Word格式.docx
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有重大改进或独特见解，有一定实用价值
有较大改进或新颖的见解，实用性尚可
有一定改进或新的见解
有一定见解
观念陈旧
论文（计算书、图纸）撰写质量
50
结构严谨，逻辑性强，层次清晰，语言准确，文字流畅，完全符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；
图纸非常工整、清晰
结构合理，符合逻辑，文章层次分明，语言准确，文字流畅，符合规范化要求，书写工整或用计算机打印成文；
图纸工整、清晰
结构合理，层次较为分明，文理通顺，基本达到规范化要求，书写比较工整；
图纸比较工整、清晰
结构基本合理，逻辑基本清楚，文字尚通顺，勉强达到规范化要求；
图纸比较工整
内容空泛，结构混乱，文字表达不清，错别字较多，达不到规范化要求；
图纸不工整或不清晰
指导教师评定成绩：
指导教师签名：
杨瑞龙2011年1月7日
王博君学号：
20085680
重庆大学本科学生课程设计任务书
课程设计题目
操作系统进程调度子系统的设计与实现
学院
计算机学院
专业
网络工程
年级
2008
已知参数和设计要求：
设计要求：
通过编程实现操作系统进程调度子系统的基本功能，其中，必须实现的调度算法有：
先来先服务、时间片轮转、多级反馈轮转法、优先级等，在程序设计过程中，要求要有良好清晰的界面来观测进程调度的执行过程，在每个调度算法展示时，可以看到所有有关的队列结构和其中的内容，如就绪队列、阻塞队列等结构的动态变化的过程。
需要的环境：
主要开发平台基于windows平台。
使用Java、C、C++作为主要编码工具（其它开发工具也可选）。
学生应完成的工作：
（1）完成课程设计的编码和测试。
（编码需要实现所提要求的基本功能）
（2）上交课程设计报告（按照标准格式书写）
课程设计的任务分配：
黄进：
实现时间片轮转，多级反馈轮转，程序的可视化，程序调试，写报告
王博君：
实现先来先服务，优先级算法（抢占式，非抢占式），程序的调试和检查，写报告
目前资料收集情况（含指定参考资料）：
[1]计算机操作系统教程张尧学，史美林编著清华大学出版社2006第3版
[2]Windows操作系统原理（重点大学计算机教材）
尤晋元、史美林、陈向群等人编著清华大学出版社2001年8月第1版
[3]计算机操作系统实验指导，郁红英，李春强，清华大学出版色，2008年9月第一版
课程设计的工作计划：
序号
课程设计工作进度
起止日期
1
课程设计任务书下发
2010.12.6
2
文献查阅和资料准备
2010.12.6-2010.12.20
3
课程设计编码的设计
2011.1.5-2011.1.6
4
编码测试和设计验收
2011.1.7
任务下达日期2010年12月6日
完成日期2011年1月7日
指导教师杨瑞龙（签名）
学生黄进，王博君（签名）
正文目录
摘要及关键词5
1设计目的及内容6
2设计方案6
3程序功能模块设计6
4程序总控流程图8
5数据结构设计8
6程序主要代码及解析.........................10
7测试数据及测试结果14
7.1主程序界面14
7.2进程生成后界面15
7.3开始模拟进程15
8设计过程中遇到的问题及解决方法17
9设计总结17
10参考文献............................................18
摘要
现代计算机系统中，进程是资源分配和独立运行的基本单位，是操作系统的核心概念。
因而，进程就成为理解操作系统如何实现系统管理的最基本，也是最重要的概念。
进程调度是进程管理过程的主要组成部分，是必然要发生的事件。
在现代操作系统中，进程的并发机制在绝大多数时候，会产生不断变化的进程就绪队列和阻塞队列。
处于执行态的进程无论是正常或非正常终止、或转换为阻塞状态，都会引发从就绪队列中，由进程调度选择一个进程进占CPU。
进程调度的核心是进程调度算法．
在本课程设计中，用良好清晰的界面向用户展示了进程调度中的先来先服务算法，优先级（抢占式与非抢占式），时间片轮转法和多级反馈轮转法。
在最终实现的成果中，用户可指定需要模拟的进程数，CPU时间片和进程的最大执行时间，并且选择需要演示的算法，界面将会动态的显示进程调度过程及各个队列的变化。
同时，为了更加清晰直观的演示各个算法及各关键变量的变化，我们时时更新时间片，算法名称，当前进程信息，全局计时器以及进度条等。
通过此进程调度模拟系统，用户可以对上述的四种算法有进一步以及直观的了解。
关键词：
进程调度先来先服务优先级法时间片轮转多级反馈轮转
一.设计目的及内容
1.1设计目的
课程设计是学习完“操作系统原理”课程后进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，更好地掌握操作系统的原理及实现方法，加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，掌握进程调度的原理和方法，加强学生的动手能力。
1.2设计内容
二.设计方案
本次课程设计主要开发平台基于windows，我们使用C++并选择VS2010作为开发工具实现进程调度模拟的可视化，以本学期的四次实验作为可视化编程基础，深入学习VS2010的各种控件，使界面更加完善，实现先来先服务、时间片轮转、多级反馈轮转法、优先级（抢占式与非抢占式）这5个算法的可视化模拟调度，并在应用程序的结果分析中统计出5个算法的模拟时间，以比较各个算法的执行效率。
三．程序功能模块设计
图形界面：
采用visualstudio2010软件，实现的界面如下：
图1开始界面
应用程序共有四个主菜单：
参数设置，调度算法，结果分析，使用说明。
·
参数设置：
点击弹出供用户设置模拟参数的新窗口
图2参数设置界面
调度算法
先来先服务：
在就绪进程的队列中，从第一个开始执行下去，且进程开始执行后会一直执行完毕。
时间片轮转法：
当正在执行的进程一个时间片用完后，按照先来先服务的原则在就绪进程队列中选取进程执行，正在执行的进程进入队尾。
多级反馈轮转：
设置多个轮转队列，当一个进程在该队列时间片用完后，跳到下一个队列，继续执行。
每个队列的时间片可以不同。
优先级算法：
非抢占式：
在就绪进程队列中选取优先级最高的执行，相同优先级按照先来先服务原则进行选取，进程开始后不可被抢占。
抢占式：
在就绪进程队列中选取优先级最高的执行，相同优先级按照先来先服务原则进行选取，进程开始后可被抢占。
结果分析
根据每个算法的运行情况，统计结果，进行比较分析，便于分析调度算法的效率。
四．程序总控流程图
N
五．数据结构设计
5.1进程信息的数据结构
classprocess
{
protected:
intname;
//进程名，标识进程的ID
intspendtime;
//进程已经执行的时间
intcosttime;
//进程占用时间片的时间
intneedtime;
//进程需要的总时间
intstarttime;
//进程进入的时间
intpriority;
//进程的优先级
};
5.2各个队列的数据结构
classmyqueue
queue<
process>
qp;
//放进程的容器
intdotime;
//时间片大小
intflag;
//队列执行标识
public:
intgetdotime（）;
//取出时间片大小
voidsetdotime（intdotimeq）;
//设置时间片大小
voidpop（）;
//弹出队列中的进程
process&
gethead（）;
//得到队首进程
voidpush（processmpp）;
voidpass（myqueue&
mqq）;
//队列之间的传递函数
intgetflag（）;
voidsetflag（intfflag）;
intisempty（）;
//判断当前队列是否为空
intgetsize（）;
//得到当前队列的大小，即：
包含的进程数
5.3主程序数据结构
主要操作类：
classdojob
dojob（intdotime,intmax,intbig,intmaxshow）;
//构造函数
voidcreateprocess（intmax,intbig,intmaxshow）;
//创建进程进程
voidfun1（）;
//先来先服务算法函数
voidfun2（）;
//时间片轮转算法函数
voidfun3（）//多级反馈轮转算法函数
voidfun4（intnowtime）;
//非抢占式优先级函数
voidfun5（intnowtime）;
////抢占式优先级函数
voiddoprocess3（myqueue&
qqnow,myqueue&
qqnext,myqueue&
qqfinish）;
//多级反馈轮转的处理函数
voiddoprocess2（myqueue&
qqfinish）//时间片轮转的处理函数
voidFIFO（myqueue&
qnow）;
//先来先服务的处理函数
voidpriority_do_another（intnowtime）;
//非抢占式优先级的处理函数
voidpriority_do（intnowtime）;
//抢占式优先级的处理函数
六．程序主要代码及解析
6.1各种调度算法的实现函数
（因篇幅有限，更多代码请参见程序源代码，此处不一一列举）
voiddojob:
:
FIFO（myqueue&
qnow）//先来先服务函数
if（qnow.gethead（）.getneedtime（）==0）
//如果进程所需时间等于该进程所需总时间，则转入完成队列
{
qnow.pass（finishq）;
}
else
{qnow.gethead（）.setneedtime（qnow.gethead（）.getneedtime（）-1）;
qnow.gethead（）.setspendtime（qnow.gethead（）.getspendtime（）+1）;
}
doprocess2（myqueue&
qqfinish）//时间片轮转函数
if（!
q1.isempty（））
if（q1.gethead（）.getneedtime（）==0）//判断进程的剩余需要时间为0，
{
q1.pass（qqfinish）;
return;
}
else
if（q1.gethead（）.getcosttime（）>
=q1.getdotime（））
{//若进程在队列中的执行时间超过时间片，则进入等待队列
q1.gethead（）.setcosttime（0）;
q1.push（q1.gethead（））;
q1.pop（）;
return;
}
else
{//进程执行
q1.gethead（）.setneedtime（q1.gethead（）.getneedtime（）-1）;
q1.gethead（）.setspendtime（q1.gethead（）.getspendtime（）+1）;
q1.gethead（）.setcosttime（q1.gethead（）.getcosttime（）+1）;
return;
priority_do（intnowtime）//抢占式优先级函数
inttemp=-1;
if（!
IsVEmpty（vp））
for（inti=0;
i<
vp.size（）;
i++）
//使temp的初值为v容器中第一个还未执行的进程
if（vp[i].finishornot==false）
{
temp=i;
break;
if（temp!
=-1）
//如果temp不为-1，说明还有未执行完的进程，则选出优先级最高的执行
{
//通过此循环找到优先级最高且满足到达时间的进程
{if（vp[i].finishornot==false&
&
vp[i].getpriority（）>
vp[temp].getpriority（）&
vp[i].getstarttime（）<
=nowtime）
if（vp[temp].getneedtime（）==0）
vp[temp].finishornot=true;
//标明该进程已经执行完
finishq.push（vp[temp]）;
//将完成进程放至finishq
vp[temp].setspendtime（vp[temp].getspendtime（）+1）;
vp[temp].setneedtime（vp[temp].getneedtime（）-1）;
pNOW=temp;
6.2程序可视化实现中的主窗体函数
publicrefclassForm1:
publicSystem:
Windows:
Forms:
Form//Form1
public:
form2data_form;
formresultresult_form;
forminforinformation_form
intflag;
Form1（void）//Form1的构造函数
InitializeComponent（）;
nowtime=0;
timer1->
Interval=1000;
Protected:
//Form1的析构数
~Form1（）
if（components）
deletecomponents;
}//添加的主要组件声明
private:
System:
Button^start;
protected:
Button^stop;
Button^go_on;
Button^exit;
MenuStrip^menuStrip1;
ToolStripMenuItem^参数设置ToolStripMenuItem;
ToolStripMenuItem^调度算法ToolStripMenuItem;
ToolStripMenuItem^先来先服务ToolStripMenuItem;
ToolStripMenuItem^时间片ToolStripMenuItem;
ToolStripMenuItem^多级反馈轮转ToolStripMenuItem;
ToolStripMenuItem^优先级ToolStripMenuItem;
StatusStrip^statusStrip1;
System:
ToolStripStatusLabel^toolStripStatusLabel1;
ToolStripStatusLabel^toolStripStatusLabel2;
ToolStripStatusLabel^toolStripStatusLabel3;
ToolStripProgressBar^toolStripProgressBar1;
ToolStripStatusLabel^toolStripStatusLabel4;
ToolStripMenuItem^使用说明ToolStripMenuItem1;
TextBox^queue_1;
TextBox^queue_2;
TextBox^queue_3;
Label^label7;
Label^label8;
Timer^timer1;
七．测试数据及测试结果
7.1主程序界面
图3主界面图
弹出参数设置后的主界面，包括参数设置，调度算法，使用说明，结果分析四个主菜单。
7.2进程生成后界面
图4进程生成后界面（以时间片轮转为例）
（图中红色标记处为整个程序中时时变化的部分，在此标识使说明更直观）
可读出的信息如下表：
进程名
已执行时间
总需
时间
执行
进度
时间片
已完成队列
就绪
队列
3秒
6秒
50%
1秒
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