操作系统课程设计-进程调度模拟

成都理工大学操作系统课程设计——进程调度模拟班级：计算机科学与技术三班学号：200805030312姓名：孙清茂成都理工大学1一、实验要求编写一个进程调度程序，允许多个进程共行的进程调度程序。采用最高优先级数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。每个进程用一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为输入进程的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所有进程都完成为止。二、设计思路本程序用两种算法（最高优先级数优先的调度算法和先来先服务算法）对多个进程进行调度，每个进程有三个状态，初始状态为就绪状态。最高优先级数优先的调度算法中，程序的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。在优先级数优先的调度算法中，优先级数的值设计为100与运行时间的差值，即Pro_time-process-needtime。进程每执行一次，优先数减3，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。对于遇到优先数一致的情况，采用先来先服务策略解决。三、详细设计设计创建进程的结构类型定义和结构变量说明structProcessPcb，定义PCB相关变量：ProcessPcb(){next=NULL;}charpro_name[20];//进程的名字inttime_submit;//提交时间,从时间的1开始计时inttime_exe;//进程所需的运行时间intpro_id;//进程ID(系统生成)intpro_priority;//进程优先级inttime_start;//开始执行的时间inttime_end;//结束的时间inttime_wait;//等待的时间成都理工大学2intpro_state;//进程的状态(就绪，执行，完成)inttime_left;//还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间inttime_turn;//周转时间doubletime_aver;//带权周转时间创建PCB类classCpuModel，定义程序中使用的各函数：CpuModel(){pcbnum=0;}voidcpurun();//cpu模拟运行函数boolGetPcb();//进程输入函数voidShowPcb();//将输入的进程展示出来voidPriModel();//可强占的优先进程调度模式voidFcfsModel();//先到先服务调度模式ProcessPcbPcbList[100];//按提交时间排的未就绪进程队列()主函数调用已定义的各函数，完成进程模拟。结构框图：优先级数调度先来先服务退出程序主函数开始，显示开始信息输入进程数，以及各个进程属性输出进程列表以及相关属性选择进程模拟算法退出程序调用函数，输出运行过程调用函数，输出运行过程输出显示运行结果，输出重新运行选择信息成都理工大学3流程图：1.可强占优先调度算法实现过程流程图：成都理工大学4FCFS算法实现过程流程图：四、测试结果及分析1.开始运行，显示：2.输入进程数，各进程属性：成都理工大学5关于提交时间执行时间等，将检测输入是否数字，不是数字即退出程序。3.显示各进程属性，以及关于调度算法的选择项：此处的优先级数，是用100减去执行时间。对于优先级数相同，则默认FIFO。4.测试可强占的优先进程调度：成都理工大学6一次调度完成，将计算此次运行中CPU的利用率。5.可强占的优先进程调度算法结束，回到算法选择界面：6.先到先服务调度算法运行情况：成都理工大学77.选择3，回车，退出程序。六、设计心得类与结构体的设计创建遇到盲点，一部分知识很少用到，忘记了，经过查阅，复习了遗忘的知识点。循环的嵌套，通过查阅，编程，重新熟悉温习了关于各种循环的嵌套实现。能较好的运用嵌套。通过使用几种算法模拟进程的调度，更好理解了计算机中各进程间的协调正常运行，也一定程度上巩固了操作系统知识，融汇了一些以前不甚理解的操作系统知识。附录：程序源代码以及注释//进程PCB类和模拟cpu的进程类的声明#includeiostream.h#includequeue#includestring#includewindows.h#includemalloc.husingnamespacestd;成都理工大学8//进程的状态#defineUNREADY0//未就绪#defineREADY1//就绪#defineEXECUTE2//执行#defineEND3//完成//进程的PCB结构类型定义和结构变量说明structProcessPcb{ProcessPcb(){next=NULL;}charpro_name[20];//进程的名字inttime_submit;//提交时间,从时间的1开始计时inttime_exe;//进程所需的运行时间intpro_id;//进程ID(系统生成)intpro_priority;//进程优先级inttime_start;//开始执行的时间inttime_end;//结束的时间inttime_wait;//等待的时间intpro_state;//进程的状态(就绪，执行，完成)inttime_left;//还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间inttime_turn;//周转时间doubletime_aver;//带权周转时间ProcessPcb*next;};//封装CPU调度与分配程序模块。进程类classCpuModel{public:CpuModel(){pcbnum=0;}voidcpurun();//cpu模拟运行函数boolGetPcb();//进程输入函数voidShowPcb();//将输入的进程展示出来voidPriModel();//可强占的优先进程调度模式voidFcfsModel();//先到先服务调度模式private:ProcessPcbPcbList[100];//按提交时间排的未就绪进程队列intpcbnum;//进程数量intfreetime;//cpu空闲时间intallturn;//总周转时间floatallaver;//总带权周转时间};#includealgorithm//cpu模拟运行函数voidCpuModel::cpurun(){if(!GetPcb())//进程输入函数return;ShowPcb();//展示所需执行进程信息intchoose=0;while(1){成都理工大学9cout***请选择需要模拟的CPU调度算法!***endl;cout***1:可强占的优先进程调度***endl;cout***2:先到先调度***endl;cout***3:退出系统***endl;cout\n***请选择:;cinchoose;coutendl;switch(choose){case1:PriModel();//可强占的优先进程方式break;case2:FcfsModel();//先到先服务调度方式break;default:return;//结束程序}coutendl;}}//按进程提交时间排序的比较函数boolcmp(ProcessPcba,ProcessPcbb){if(a.time_submitb.time_submit)returntrue;returnfalse;}//判断是否数字intisnumber(chara[]){intlen=strlen(a);inti,num=0;if(a[0]'0'&&a[0]='9')num=a[0]-'0';elsereturn-1;for(i=1;ilen;i++){if(a[i]='0'&&a[i]='9')num=num*10+a[i]-'0';elsereturn-1;}returnnum;}//进程输入函数boolCpuModel::GetPcb(){charnum[10];cout***进程调度模拟程序***\n;cout***计算机科学与技术三班***\n;cout***孙清茂***\n;cout\n***请输入你想建立的进程个数:;成都理工大学10cinnum;//输入进程个数pcbnum=isnumber(num);if(pcbnum=0){cout***输入有错***\n;return0;}inti;for(i=0;ipcbnum;i++)//输入进程信息{cout***请依次输入第i+1个进程的信息***endl;cout*******名字：;cinPcbList[i].pro_name;cout***提交时间：;cinnum;PcbList[i].time_submit=isnumber(num);if(PcbList[i].time_submit=0){cout***输入有错***\n;return0;}cout***执行时间：;cinnum;PcbList[i].time_exe=isnumber(num);if(PcbList[i].time_exe=0){cout***输入有错***\n;return0;}PcbList[i].time_left=PcbList[i].time_exe;//设置剩余执行时间PcbList[i].pro_state=UNREADY;//设置状态为未就绪PcbList[i].pro_priority=100-PcbList[i].time_exe;//设置优先级，优先级=100-执行时间coutendl;}sort(PcbList,PcbList+pcbnum,cmp);//按提交时间排序for(i=0;ipcbnum;i++)PcbList[i].pro_id=i+1;//设置Id,根据提交时间return1;}//展示所需执行进程信息voidCpuModel::ShowPcb(){inti;cout\n***所需执行的进程信息如下***\n;for(i=0;ipcbnum;i++)cout进程编号:PcbList[i].pro_id进程名字:PcbList[i].pro_name提交时间:PcbList[i].time_submit执行时间:PcbList[i].time_exe优先级数：PcbList[i].pro_priorityendl;coutendl;}//可强占的优先进程调度模式voidCpuModel::PriModel(){cout********可强占的优先进程调度过程如下********\n;freetime=0;//初始化系统空闲时间为0inttime=0;//时间intnextid=0;intpnum=0;//已就绪进程数目ProcessPcb*head;//就绪队列ProcessPcb*pcb,*pcb1,*pcb2;head=(ProcessPcb*)malloc(sizeof(ProcessPcb));成都理工大学11head-next=NULL;//head指针不用，head-next开