进程调度模拟算法
作者：互联网
一、目的和要求
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
1.设计进程控制块PCB的结构，通常应包括如下信息：
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：
优先数调度算法程序
循环轮转调度算法程序
3.按要求输出结果。
三、提示和说明
分别用两种调度算法对伍个进程进行调度。每个进程可有三种状态；执行状态（RUN）、就绪状态（READY,包括等待状态）和完成状态（FINISH），并假定初始状态为就绪状态。
（一）进程控制块结构如下：
NAME——进程标示符
PRIO/ROUND——进程优先数/进程每次轮转的时间片数（设为常数2）
CPUTIME——进程累计占用CPU的时间片数
NEEDTIME——进程到完成还需要的时间片数
STATE——进程状态
NEXT——链指针
注：
1.为了便于处理，程序中进程的的运行时间以时间片为单位进行计算；
2.各进程的优先数或轮转时间片数，以及进程运行时间片数的初值，均由用户在程序运行时给定。
（二）进程的就绪态和等待态均为链表结构，共有四个指针如下：
RUN——当前运行进程指针
READY——就需队列头指针
TAIL—— 就需队列尾指针
FINISH—— 完成队列头指针
（三）程序说明
1. 在优先数算法中，进程优先数的初值设为：
50-NEEDTIME
每执行一次，优先数减1，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。
在轮转法中，采用固定时间片单位（两个时间片为一个单位），进程每轮转一次，CPU时间片数加2，进程还需要的时间片数减2，并退出CPU，排到就绪队列尾，等待下一次调度。
2. 程序的模块结构提示如下：
整个程序可由主程序和如下7个过程组成：
（1）INSERT1——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；
（2）INSERT2——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；
（3）FIRSTIN——调度就绪队列的第一个进程投入运行；
（4）PRINT——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。
（5）CREATE——创建新进程，并将它的PCB插入就绪队列；
（6）PRISCH——按优先数算法调度进程；
（7）ROUNDSCH——按时间片轮转法调度进程。
主程序定义PCB结构和其他有关变量。
（四）运行和显示
程序开始运行后，首先提示：请用户选择算法，输入进程名和相应的NEEDTIME值。
每次显示结果均为如下5个字段：
name cputime needtime priority state
注：
1．在state字段中，"R"代表执行态，"W"代表就绪（等待）态，"F"代表完成态。
2．应先显示"R"态的，再显示"W"态的，再显示"F"态的。
3．在"W"态中，以优先数高低或轮转顺序排队；在"F"态中，以完成先后顺序排队。
实验报告
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
- 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。
- 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。
- 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
- 实验准备
(1) 查阅相关资料；
编写两种调度算法的程序参考了比较多的内容，首先参考了教材，将两种调度算法又重新复习了一下，增加了一下理论的掌握情况，然后又根据实验报告上的要求进行了主体的搭建，具体细节的实现主要参考了一些网上的文章。主要包括下面三篇文章。
https://www.doc88.com/p-1146521830717.html?s=rel&id=1
https://www.doc88.com/p-9197402934769.html?s=rel&id=4
(2) 初步编写程序；
进程调度算法程序主体框架：
int main(void) {
char chose;
printf("请输入要创建的进程数目:\n");
scanf("%d", &num);
getchar();
printf("输入进程的调度方法:P/R)\n");
scanf("%c", &chose);
switch (chose) {
case 'P':
case 'p':
PrioCreate();
Priority();
break;
case 'R':
case 'r':
TimeCreate();
RoundRun();
break;
default:break;
}
OutPut();
return 0;
}
(3) 准备测试数据；
进程调度模拟算法，数据输入格式
a 10b 13
c 3
d 15
e 8
- 上机调试
- 主要流程和源代码
主要流程
首先输入进程数目，然后选择调度算法的类型，然后在输入哥进程的名称和执行时间，具体如下图所示：
源代码：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<windows.h>
#pragma warning(disable:4996)
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; //分配CPU的时间
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-完成太
int count; //记录执行的次数
struct node* next; //链表指针
}PCB;
PCB* ready = NULL, * run = NULL, * finish = NULL; //定义三个队列，就绪队列，执行队列，完成队列
int num;
void GetFirst(); //从就绪队列取得第一个节点
void OutPut(); //输出队列信息
void InsertPrio(PCB* in);//创建优先级队列，规定优先数越小，优先级越高
void InsertTime(PCB* in); //时间片队列
void InsertFinish(PCB* in); //时间片队列
void PrioCreate(); //优先级输入函数
void TimeCreate(); //时间片输入函数
void Priority(); //按照优先级调度
void RoundRun(); //时间片轮转调度
int main(void) {
char chose;
printf("请输入要创建的进程数目:\n");
scanf("%d", &num);
getchar();
printf("输入进程的调度方法:P/R)\n");
scanf("%c", &chose);
switch (chose) {
case 'P':
case 'p':
PrioCreate();
Priority();
break;
case 'R':
case 'r':
TimeCreate();
RoundRun();
break;
default:break;
}
OutPut();
return 0;
}
//取得第一个就绪队列节点
void GetFirst() {
run = ready;
if (ready != NULL) {
run->state = 'R';
ready = ready->next;
run->next = NULL;
}
}
//输出队列信息
void OutPut() {
PCB* p;
printf("进程名\t优先级\t轮数\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\t计数器\n");
p = run;
while (p != NULL) {
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n", p->name, p->prio, p->round, p->cputime, p->needtime, p->state, p->count);
p = p->next;
}
p = ready;
while (p != NULL) {
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n", p->name, p->prio, p->round, p->cputime, p->needtime, p->state, p->count);
p = p->next;
}
p = finish;
while (p != NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n", p->name, p->prio, p->round, p->cputime, p->needtime, p->state, p->count);
p = p->next;
}
}
void InsertPrio(PCB* in) {
//
PCB* fst, * nxt;
fst = nxt = ready;
if (ready == NULL) {
//如果队列为空，则为第一个元素
in->next = ready;
ready = in;
}
else {
//查到合适的位置进行插入
if (in->prio >= fst->prio)
{
//比第一个还要大，则插入到队头,
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while (fst->next != NULL) {
//移动指针查找到第一个比它小的元素的位置进行插入
nxt = fst->next;
if (fst->next->prio < in->prio) {
break;
}
fst = fst->next;
}
if (fst->next == NULL) {
//已经搜索到队尾，则优先级数最下角，将其插入到队尾即可
in->next = fst->next;
fst->next = in;
}
else {
//插入到队列中
fst->next = in;
in->next = nxt;
}
}
}
}
void InsertTime(PCB* in) {
//将进程插入到就绪队列尾部
PCB* fst;
fst = ready;
if (ready == NULL) {
in->next = ready;
ready = in;
}
else {
while (fst->next != NULL)
{
// if(fst->prio<in->prio)
// break;
// if(fst->prio<in->prio){
// temp=fst->next;
// fst->next=in;
// in->next=temp;
// break;
// }
fst = fst->next;
}
in->next = fst->next;
fst->next = in;
}
}
void InsertFinish(PCB* in) {
//将进程插入到完成队列尾部
PCB* fst;
fst = finish;
if (finish == NULL) {
in->next = finish;
finish = in;
}
else {
while (fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in->next = fst->next;
fst->next = in;
}
}
void PrioCreate() {
//优先级调度输入函数
PCB* tmp;
int i;
printf("输入进程名字和进程所需要的时间：\n");
for (i = 0; i < num; i++) {
if ((tmp = (PCB*)malloc(sizeof(PCB))) == NULL) {
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s", tmp->name);
getchar();//吸收回车符
scanf("%d", &(tmp->needtime));
tmp->cputime = 0;
tmp->state = 'W';
tmp->prio = 50 - tmp->needtime;//设置其优先级，需要的时间越多，优先级越低
tmp->round = 0;
tmp->count = 0;
InsertPrio(tmp);//按照优先级从高到低，插入到就绪队列
}
}
void TimeCreate() {
//时间片输入函数
PCB* tmp;
int i;
printf("输入进程名字和进程时间片所需要的时间\n");
for (int i = 0; i < num; i++) {
if ((tmp = (PCB*)malloc(sizeof(PCB))) == NULL) {
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s", tmp->name);
getchar();
scanf("%d", &(tmp->needtime));
tmp->cputime = 0;
tmp->state = 'W';
tmp->prio = 0;
tmp->round = 2;
tmp->count = 0;
InsertTime(tmp);
}
}
//按照优先级调度，每次执行一个时间片
void Priority() {
int flag = 1;
GetFirst();
while (run != NULL) {
//当就绪队列不为空时，则调度进程如执行队列执行
OutPut();//输出每次调度过程中各个节点的状态
while (flag) {
run->prio -= 1;//优先级减去1
run->cputime++;//cpu时间片加一
run->needtime--;//进程执行完成的剩余时间减一
if (run->needtime == 0) {
//如果进程执行完毕，将进程状态置为F，将其插入到完成队列
run->state = 'F';
run->count++;//进程执行的次数加1
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else {
//将进程的状态置为W，入就绪队列
run->state = 'W';
run->count++;//进程执行的次数加1
InsertPrio(run);
flag = 0;
}
Sleep(500);
}
flag = 1;
GetFirst();//继续取就绪队列队头进程进入执行队列
}
}
void RoundRun() {
//时间片轮转调度算法
int flag = 1;
GetFirst();
while (run != NULL) {
OutPut();
while (flag)
{
run->count++;
run->cputime++;
run->needtime--;
if (run->needtime == 0) {
//进程执行完毕
run->state = 'F';
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else if (run->count == run->round) {
//时间片用完
run->state = 'W';
run->count = 0;
InsertTime(run);
flag = 0;
}
Sleep(500);
}
flag = 1;
GetFirst();
}
}
标签：run,队列,调度,next,PCB,算法,fst,进程,模拟 来源： https://www.cnblogs.com/wfswf/p/16367048.html