操作系统---进程调度算法地模拟

标准文档文案大全华北科技学院计算机系综合性实验报告第1页《操作系统》实验题目进程调度算法模拟一、实验目的通过对进程调度算法的模拟，进一步理解进程的基本概念，加深对进程运行状态和进程调度过程、调度算法的理解。二、设备与环境（1）硬件设备：PC机一台（2）软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发环境，如C\C++\Java等编程语言环境。三、实验内容（1）用C、C++、Java语言编程实现对5个进程采用动态优先权调度算法进行调度的过程。数据如下：5个进程的到达时刻和服务时间见下表，忽略I/O以及其它开销时间，使用动态优先权算法进行调度，优先权初始值为100，请输出各个进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间。进程到达时刻服务时间A03B26C44D65E82（2）每个用来标识进程的进程控制块PCB可用结构来描述，包括以下字段（用不到的字段可以不定义）。进程标识数ID。进程优先数PRIORITY，并规定优先数越大的进程，其优先权越高。进程已占用CPU时间CPUTIME。进程还需占用的CPU时间ALLTIME。当进程运行完毕时，ALLTIME变为0。进程的阻塞时间STARTBLOCK，表示当进程再运行STARTBLOCK个时间片后，进程将进入阻塞状态。进程被阻塞的时间BLOCKTIME，表示已阻塞的进程再等待BLOCKTIME个时间片后，将转换成华北科技学院计算机系综合性实验报告第2页就绪状态。进程状态STATE。队列指针NEXT，用来将PCB排成队列。（3）优先数改变的原则：进程在就绪队列中呆一个时间片，优先数增加1。进程每运行一个时间片，优先数减3。（4）为了清楚地观察每个进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来，包括正在运行的进程，处于就绪队列中的进程和处于阻塞队列中的进程。（5）分析程序运行的结果，谈一下自己的认识。四、实验结果及分析（1）实验关键代码①模拟PCB数据结构定义：///枚举进程的状态：新建、就绪、执行、阻塞、终止enumSTATE_PROCESS{New,Ready,Run,Block,Finish};typedefenumSTATE_PROCESSSTATE;///建立PCB结构体structPCB_NODE{intid;///进程标识数intpriority;///进程优先数intarriveTime;///进程到达时间intcpuTime;///进程已占用CPU时间intallTime;///进程还需占用CPU时间intblockTime;///进程已阻塞时间STATEstate;///进程状态structPCB_NODE*prev;///PCB前指针structPCB_NODE*next;///PCB后指针};typedefstructPCB_NODEPCB;②模拟进程队列操作函数定义：///进程入列voidqueuePush(PCB*process,PCB*queueHead)///进程出列voidqueuePop(PCB*process,PCB*queueHead)///查看队列中进程信息voidqueueWalk(PCB*queueHead)③模拟就绪队列操作函数定义：///进程插入到就绪队列voidreadyQueuePush(PCB*process)///优先数最大的进程出列PCB*readyQueuePop()///每个时间片更新就绪队列中的进程信息voidreadyQueueUpdate(inttimeSlice,PCB*pcb)///返回就绪队列最大优先数的值intreadyMaxPriority()///查看就绪队列中的进程信息voidreadyQueueWalk()④模拟阻塞队列操作函数定义：///进程插入到阻塞队列华北科技学院计算机系综合性实验报告第3页voidblockQueuePush(PCB*process)///优先数最大的进程出列PCB*blockQueuePop()///每个时间片更新阻塞队列中进程的信息voidblockQueueUpdate()///查看阻塞队列中的进程信息voidblockQueueWalk()⑤模拟动态优先权进程调度函数定义：///初始化进程PCB数据，返回PCB头指针PCB*initData()///模拟CPU执行1个时间片的操作voidcpuWord(PCB*cpuProcess)⑥主函数关键代码：inttimeSlice=0;///模拟CPU时间片intcpuBusy=0;///模拟CPU状态PCB*cpuProcess=NULL;///当前CPU执行的进程PCB*pHead,*pro;///进程PCB头指针pHead=initData();///初始化进程PCB,返回进程头指针pro=pHead+1;///pro指向PCB中第一个进程readyQueueUpdate(timeSlice,pro);///根据进程到达时间将新建进程加入绪队列///模拟动态优先权进程调度while(true){if(readyQueueNum==0&&blockQueueNum==0&&cpuBusy==0){printf(就绪队列、阻塞队列和CPU当前无进程运行,退出\n);break;}///endifif(cpuBusy==0){///CPU空闲,选择一个进程进入CPUif(readyQueueNum0){///选择就绪队列优先级最高的进程作为CPU运行进程cpuProcess=readyQueuePop();}else{///就绪队列中没有进程,改为选择阻塞队列优先级最高的进程cpuProcess=blockQueuePop();}cpuProcess-cpuTime=0;///设置当前运行进程占用CPU时间cpuProcess-state=Run;///设置当前运行进程的状态cpuBusy=1;///设置CPU当前状态为忙}///endiftimeSlice++;///当前时间片加1printf(\n第%d个时间片后:\n,timeSlice);cpuWord(cpuProcess);///模拟CPU执行1个时间片的操作if(cpuProcess-allTime==0){///若当前执行进程还需CPU时间片为0cpuProcess-state=Finish;///设置当前进程状态为终止free(cpuProcess);///释放该进程的PCB内存空间cpuBusy=0;///CPU状态设置为空闲}///endif///更新就绪队列和阻塞队列中的进程信息blockQueueUpdate();readyQueueUpdate(timeSlice,pro);///查看就绪队列和阻塞队列的进程信息readyQueueWalk();blockQueueWalk();if(cpuBusy==1&&readyQueueNum0&&cpuProcess-priorityreadyMaxPriority()){blockQueuePush(cpuProcess);///需抢占CPU,当前执行的进程调入阻塞队列cpuProcess=readyQueuePop();///从就绪队列中选择优先级最高的进程运行}///endif}printf(\n模拟进程动态优先权调度算法结束.\n);return0;（2）动态优先权调度算法流程图华北科技学院计算机系综合性实验报告第4页（2）实验结果①第1个时间片后：华北科技学院计算机系综合性实验报告第5页②第2个时间片后：③第3个时间片后：④第4个时间片后：⑤第5个时间片后：华北科技学院计算机系综合性实验报告第6页⑥第6个时间片后：⑦第7个时间片后：⑧第8个时间片后：⑨第9个时间片后：⑩第10个时间片后：华北科技学院计算机系综合性实验报告第7页⑪第11个时间片后：⑫第12个时间片后：⑬第13个时间片后：⑭第14个时间片后：⑮第15个时间片后：华北科技学院计算机系综合性实验报告第8页⑯第16个时间片后：⑰第17个时间片后：⑱第18个时间片后：⑲第19个时间片后：⑳第20个时间片后：华北科技学院计算机系综合性实验报告第9页（3）实验结果分析①调度算法开始之前进程PCB信息为：②调度算法结束之后进程PCB信息为：③调度算法分析：（4）实验心得通过进程动态优先权调度算法的模拟，对进程的运行状态，进程PCB数据结构，进程调度算法有了更深的理解。动态优先权调度算法为了防止高优先级进程无休止地运行下去，调度程序在每个时钟滴答（即每个时钟中断）降低当前进程的优先级。如果这个动作导致该进程的优先级低于次高优先级的进程，则进行进程切换，可以避免低优先级进程长时间的饥饿等待。此外，优先级可以由系统动态确定。例如有些进程为I/O密集型，其多数时间用来等待I/O结束。当这样的进程需要CPU时，应立即分配给它CPU，以便启动下一个I/O请求，这样就可以在另一个进程计算的同时执行I/O操作。使这类I/O密集型进程长时间等待只会造成它无谓地长时间占用内存。使I/O密集型进程获得较好服务的一种简单算法是，将其优先级设为1/f，f为该进程在上一时间片中所占的部分。如果一个在其50ms的时间片中只使用1ms的进程的优先级进程ID到达时间服务时间结束时间周转时间带权周转时间00310103.312620183.024416123.036518122.44821352.5华北科技学院计算机系综合性实验报告第10页为50，而在阻塞之前用掉25ms的进程优先级为2，使用掉全部时间片的进程优先级为1。这样，可以很方便地将一组进程按优先级分成若干类，并在各类之间采用优先级调度，而在各类进程的内部采用轮转调度。如下图为一个具有4类优先级的系统，其调度算法如下：只要存在优先级为第4类的可运行进程，就按照轮转法为每个进程运行一个时间片，此时不理会较低优先级的进程。若第4类进程为空，则按照轮转法运行第3类进程。若第4类和第3类均为空，则按照轮转法运行第2类进程。如果不偶尔对优先级进行调整，则低优先级进程很可能会产生饥饿现象。队列头可运行进程教师评价评定项目ABCD评定项目ABCD算法正确界面美观，布局合理程序结构合理操作熟练语法、语义正确解析完整实验结果正确文字流畅报告规范题解正确其他：评价教师签名：年月日优先级4优先级2优先级3优先级1最高优先级最低优先级