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4.18 进程调度模拟算法

作者:互联网

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、实验内容和要求

  1. 设计进程控制块PCB的结构,通常应包括: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:

1)      优先数调度算法程序;

2)      循环轮转调度算法程序。

  1. 将程序源代码和运行截图写入实验报告并提交。

三、实验步骤

  1. 实验准备

(1)   查阅相关资料;

(2)   初步编写程序;

(3)   准备测试数据;

(4)   设计数据结构

  1. 上机调试
  2. 主要流程和源代码
    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    #include <windows.h>
    
    // 进程控制块数据结构
    typedef struct node
    {
      char name[20];     /*进程的名字*/
      int prio;          /* 进程的优先级*/
      int round;         /* 分配 CPU 的时间片*/
      int cputime;       /* CPU 执行时间*/
      int needtime;      /* 进程执行所需要的时间*/
      char state;        /* 进程的状态, W——就绪态, R——执行态, F——完成态*/
      int count;         /* 记录执行的次数*/
      struct node *next; /* 链表指针*/
    } PCB;
    PCB *ready = NULL, *run = NULL, *finish = NULL, *tail = NULL; /*定义三个队列,就绪队列头,执行队列头和完成队列头,就绪队列尾*/
    int N;
    void firstin(void);              //调度就绪队列的第一个进程投入运行
    void print1(char a);             //打印表头行信息
    void print2(char chose, PCB *p); //打印每一行的状态信息
    void insert_prio(PCB *q);        //在优先数算法中,将尚未完成的PCB按优先顺序插入到就绪队列中
    void prior_init(char chose);     //在进程优先级法初始化将进程按优先级插入到就绪队列中
    void priority(char chose);       //进程优先级算法总函数
    void insert_rr(PCB *q);          //在轮转法中,将执行了一个时间单位片(为2),但尚未完成的进程的PCB,插入到就绪队列的队尾
    void roundrun_init(char chose);  //循环轮转法初始化将就绪队列保存为FIFO队列
    void roundrun(char chose);       //循环轮转法总算法
    
    void main() //主函数
    {
      char chose = ' ';
      while ((chose != 'q') && (chose != 'Q'))
      {
        fflush(stdin);
        printf("选择进程优先级算法请输入P,选择循环轮转算法请输入R,退出请输入Q\n");
        printf("请输入你的选择:");
        scanf("%c", &chose);
        if ((chose != 'q') && (chose != 'Q'))
        {
          system("cls");
          if ((chose == 'P') || (chose == 'p'))
          {
            prior_init(chose);
            priority(chose);
            system("cls");
          }
          else if ((chose == 'r') || (chose == 'R'))
          {
            roundrun_init(chose);
            roundrun(chose);
            system("cls");
          }
        }
      }
      printf("谢谢使用!\n");
    }
    
    void firstin(void) //调度就绪队列的第一个进程投入运行
    {
      if (ready != NULL)
      {
        run = ready;
        ready = ready->next;
        run->state = 'R';
        run->next = NULL;
      }
      else
      {
        run = NULL;
      }
    }
    
    void print1(char a) // 打印表头行信息
    {
      if (toupper(a) == 'P')
      {
        printf("name cputime needtime priority state \n");
      }
      else
      {
        printf("name cputime needtime count round state \n");
      }
    }
    
    void print2(char chose, PCB *p) //打印每一行的状态信息
    {
      if (toupper(chose) == 'P')
      {
        printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%c\n", p->name, p->cputime, p->needtime, p->prio, p->state);
      }
      else
      {
        printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t%c\n", p->name, p->cputime, p->needtime, p->count, p->round, p->state);
      }
    }
    
    void print(char chose) //打印每执行一次算法后所有的进程的状态信息
    {
      PCB *p;
      print1(chose);
      if (run != NULL)
      {
        print2(chose, run);
      }
      p = ready;
      while (p != NULL)
      {
        print2(chose, p);
        p = p->next;
      }
      p = finish;
      while (p != NULL)
      {
        print2(chose, p);
        p = p->next;
      }
    }
    
    void insert_prio(PCB *q) /*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;*/
    {
      PCB *p, *s, *r; /* p,r用来控制就绪队列滚动,S指向插入的队列*/
      s = q;
      p = ready;
      r - p;
      if (s->prio > ready->prio) //要插入的进程的优先级大于ready 的优先级{
      {
        s->next = ready;
        ready = s;
      }
      else //要插入的进程的优先级不大于ready 的优先级
      {
        while (p)
        {
          if (p->prio >= s->prio)
          {
            r = p;
            p = p->next;
          }
          else
            break;
        } // 找到要插入的位置
        s->next = p;
        r->next = s;
      }
    }
    
    void prior_init(char chose) /*进程优先级法初始化将进程按优先级插入到就绪队列里*/
    {
      PCB *p;
      int i, time;
      char na[10];
      ready = NULL;
      finish = NULL;
      run = NULL;
      printf("输入进程的个数N:\n");
      scanf("%d", &N);
      for (i = 0; i < N; i++)
      {
        p = (PCB *)malloc(sizeof(PCB));
        printf("输入第%d个进程名\n", i + 1);
        scanf("%s", na);
        printf("完成进程需要的时间片数\n");
        scanf("%d", &time);
        strcpy(p->name, na);
        p->cputime = 0;
        p->needtime = time;
        p->state = 'W';
        p->prio = 50 - time; // 设置进程优先值初值
        if (ready == NULL)
        {
          ready = p;
          ready->next = NULL;
        }
        else
        {
          insert_prio(p);
        }
        printf("当前就绪队列的进程的信息\n");
        print(chose);
      }
      printf("%d个进程已按优先级从高到低进到就绪队列中\n", N);
      printf("按回车键开始模拟优先级算法....\n");
      fflush(stdin);
      getchar();
      firstin();
    }
    
    void priority(char chose) //进程优先级算法总函数
    {
      int i = 1;
      while (run != NULL)
      {
        run->cputime += 1;
        run->needtime -= 1;
        run->prio -= 1;
        if (run->needtime == 0)
        {
          run->next = finish;
          finish = run;
          run->state = 'F';
          run->prio = 0;
          run = NULL;
          firstin();
        }
        else
        {
          if ((ready != NULL) && (run->prio < ready->prio))
          {
            run->state = 'W';
            insert_prio(run);
            run = NULL;
            firstin();
          }
        }
        print(chose);
      }
      getchar();
    }
    
    void insert_rr(PCB *q) //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;
    {
      tail->next = q;
      tail = q;
      q->next = NULL;
    }
    
    void roundrun_init(char chose) /*循环轮转法初始化将就绪队列保存为FIFO队列*/
    {
      PCB *p;
      int i, time;
      char na[10];
      ready = NULL;
      finish = NULL;
      run = NULL;
      printf("\t\t循环轮转算法模拟全过程\n\n");
      printf("输入进程的个数N:\n");
      scanf("%d", &N);
      for (i = 0; i < N; i++)
      {
        p = (PCB *)malloc(sizeof(PCB));
        printf("输入第%d个进程名\n", i + 1);
        scanf("%s", na);
        printf("完成进程需要的时间片数\n");
        scanf("%d", &time);
        strcpy(p->name, na);
        p->cputime = 0;
        p->needtime = time;
        p->count = 0;
        p->state = 'W';
        p->round = 2;
    
        if (ready != NULL)
        {
          insert_rr(p);
        }
        else
        {
          p->next = ready;
          ready = p;
          tail = p;
        }
        printf("当前就绪队列的进程的信息\n");
        print(chose);
      }
      printf("%d 个进程已按FIFO进到就绪队列中\n", N);
      printf("按回车键开始模循环轮转算法......\n");
      fflush(stdin);
      getchar();
      run = ready;
      ready = ready->next;
      run->state = 'R';
    }
    
    void roundrun(char chose) //循环轮转法总算法
    {
      int i = 1;
      while (run != NULL)
      {
        run->cputime += 1;
        run->needtime -= 1;
        run->count += 1;
        if (run->needtime == 0)
        {
          run->next = finish;
          finish = run;
          run->state = 'F';
          run->prio = 0;
          run = NULL;
          if (ready != NULL)
          {
            firstin();
          }
        }
        else
        {
          if (run->count = run->round)
          {
            run->count = 0;
            if (ready != NULL)
            {
              run->state = 'W';
              insert_rr(run);
              firstin();
            }
          }
        }
        print(chose);
      }
      getchar();
    }
    1. 遇到的主要问题和解决方法

    (1)   主要还是在利用指针处理时感觉很困难,实验中设计了结构指针用来指向PCB结构,PCB结构中又有链表指针。为此必须时时防止出现野指针,程序崩溃。

    (2)   反复纠正之后解决了错误,得到了最终无误的结果

    四、实验结果

    1.源代码行数:312

    2.测试数据:

    优先数调度算法测试数据:

    A1   2

    A2   3

    A3   4

    A4   2

    A5   4

    时间片轮转调度算法测试数据:

    A1   3

    A2   2

    A3   4

    A4   2

    A5   1

标签:run,chose,4.18,调度,PCB,算法,ready,NULL,进程
来源: https://www.cnblogs.com/dty602511/p/16158131.html