操作系统-实验五-进程调度与算法模拟-实验报告

计算机与信息工程学院实验报告姓名学号专业软件工程年级2017课程操作系统主讲教师党兰学实验时间（年月日时）2019-11-25—2019-12-4实验地点201辅导教师党兰学实验题目进程调度算法模拟实验目的在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下处理器调度，帮助自己加深了解处理器调度的工作。实验环境（硬件和软件）linux虚拟机一、实验内容设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。(1)假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：进程名指针要求运行时间优先数状态其中，进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P1，P2，P3，P4，P5。指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。状态——可假设有两种状态，“就绪8080”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。(2)在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。本实验由于为了检查的方便，优先数和运行时间采用下表中的数值。(3)为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。例：队首标志K2K1P1K2P2K3P3K4P4K5P50K4K5K3K12312415342RRRRRPCB1PCB2PCB3PCB4PCB5(4)处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：优先数-1要求运行时间-1来模拟进程的一次运行。提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。(5)进程运行一次后，若要求运行时间0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（E），且退出队列。(6)若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。(7)在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。二、实验步骤1.实验内容1的步骤（如果只有一项内容，就不再加此标题，直接写步骤）//按优先数调度算法实现处理器调度的程序#includestdio.h#includestring.h#definenum5//假定系统中进程个数为5structPCB{charID;//进程名intruntime;//要求运行时间intpri;//优先数charstate;//状态，R-就绪，F-结束};structPCBpcblist[num];//定义进程控制块数组voidinit()//PCB初始化子程序{inti;for(i=0;inum;i++){printf(PCB[%d]:IDpriruntime\n,i+1);//为每个进程任意指定pri和runtimescanf(%s%d%d,&pcblist[i].ID,&pcblist[i].pri,&pcblist[i].runtime);pcblist[i].state='R';//进程初始状态均为就绪getchar();//接收回车符}}intmax_pri_process()//确定最大优先级进程子程序{intmax=-100;//max为最大优先数，初始化为-100inti;intkey;for(i=0;inum;i++){if(pcblist[i].state=='r')//r为辅助状态标志，表示正在运行return-1;//返回-1elseif(maxpcblist[i].pri&&pcblist[i].state=='R')//从就绪进程中选取优先数最大的进程{max=pcblist[i].pri;//max存放每次循环中的最大优先数key=i;//将进程号赋给key}}if(pcblist[key].state=='F')//具有最大优先数的进程若已运行完毕return-1;//则返回-1else//否则returnkey;//将key作为返回值返回}voidshow()//显示子程序{inti;printf(\nIDpriruntimestate\n);printf(-------------------------------------------------\n);for(i=0;inum;i++)//依次显示每个进程的名、优先数、要求运行时间和状态{printf(%s%6d%8d%s\n,&pcblist[i].ID,pcblist[i].pri,pcblist[i].runtime,&pcblist[i].state);}printf(pressanykeytocontinue...\n);}voidrun()//进程运行子程序{inti,j;intt=0;//t为运行次数for(j=0;jnum;j++){t+=pcblist[j].runtime;}//运行次数即为各个进程运行时间之和printf(\nbeforerun,theconditonis:\n);show();//调用show()子程序显示运行前PCB的情况getchar();//等待输入回车符for(j=0;jt;j++){while(max_pri_process()!=-1)//具有最大优先数的进程没有运行完，让其运行{pcblist[max_pri_process()].state='r';//将其状态置为r，表示其正在运行}for(i=0;inum;i++){if(pcblist[i].state=='r'){pcblist[i].pri-=1;//将当前运行进程的优先数减1pcblist[i].runtime--;//要求运行时间减1{if(pcblist[i].runtime==0)pcblist[i].state='F';//运行完则将该进程状态置为结束elsepcblist[i].state='R';//未运行完将其状态置为就绪}show();//显示每次运行后各PCB的情况getchar();//等待回车进入下一次运行}}}}voidmain()//按动态优先数调度主程序{init();//初始化各个进程PCBrun();//进程调度模拟}三、实验数据记录四、问题讨论1、本实验严格按照试验要求，根据要求所涉及的知识点进行了针对性的知识点掌握和复习。通过编程软件对程序进行编写，了解了程序编写的基本流程，巩固了程序编写的知识，而且对于进程掉调度的知识有了更加深刻的理解和掌握。2、时间片轮转算法中，系统将所有的就绪程序按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当执行的时间片用完时，调度程序停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。