實驗二作業排程模拟程式
一、目的和要求
1. 實驗目的
（1）加深對作業排程算法的了解；
（2）進行程式設計的訓練。
2．實驗要求
用進階語言編寫一個或多個作業排程的模拟程式。
單道批處理系統的作業排程程式。作業一投入運作，它就占有計算機的一切資源直到作業完成為止，是以排程作業時不必考慮它所需要的資源是否得到滿足，它所運作的時間等因素。
作業排程算法：
1) 采用先來先服務（FCFS）排程算法，即按作業到達的先後次序進行排程。總是首先排程在系統中等待時間最長的作業。
2) 短作業優先 (SJF) 排程算法，優先排程要求運作時間最短的作業。
3) 響應比高者優先(HRRN)排程算法，為每個作業設定一個優先權(響應比)，排程之前先計算各作業的優先權，優先數高者優先排程。RP (響應比)＝ 作業周轉時間 / 作業運作時間=1+作業等待時間/作業運作時間
每個作業由一個作業控制塊JCB表示，JCB可以包含以下資訊：作業名、送出（到達）時間、所需的運作時間、所需的資源、作業狀态、鍊指針等等。
作業的狀态可以是等待W（Wait）、運作R（Run）和完成F（Finish）三種之一。每個作業的最初狀态都是等待W。
一、 模拟資料的生成
1． 允許使用者指定作業的個數（2-24），預設值為5。
2． 允許使用者選擇輸入每個作業的到達時間和所需運作時間。
3． （**）從檔案中讀入以上資料。
4． （**）也允許使用者選擇通過僞随機數指定每個作業的到達時間（0-30）和所需運作時間（1-8）。
二、 模拟程式的功能
1． 按照模拟資料的到達時間和所需運作時間，執行FCFS, SJF和HRRN排程算法，程式計算各作業的開始執行時間，各作業的完成時間，周轉時間和帶權周轉時間（周轉系數）。
2． 動态示範每排程一次，更新現在系統時刻，處于運作狀态和等待各作業的相應資訊（作業名、到達時間、所需的運作時間等）對于HRRN算法，能在每次排程時顯示各作業的響應比R情況。
3． （**）允許使用者在模拟過程中送出新作業。
4． （**）編寫并排程一個多道程式系統的作業排程模拟程式。 隻要求作業排程算法：采用基于先來先服務的排程算法。 對于多道程式系統，要假定系統中具有的各種資源及數量、排程作業時必須考慮到每個作業的資源要求。
三、 模拟資料結果分析
1． 對同一個模拟資料各算法的平均周轉時間，周轉系數比較。
2． （**）用曲線圖或柱形圖表示出以上資料，分析算法的優點和缺點。
四、 實驗準備
| 序号 | 準備内容 | 完成情況 |
| 1 | 什麼是作業？ | 作業相當于一個程式。 任務相當于整個程式中的一段段可以并發執行的代碼。 程序其實就是任務。從系統的角度看，作業則是一個比程式更廣的概念。它由程式、資料和作業說明書組成。系統通過作業說明書控制檔案形式的程式和資料，使之執行和操作。而且，在批處理系統中，作業是搶占記憶體的基本機關。也就是說，批處理系統以作業為機關把程式和資料調入記憶體以便執行。 |
| 2 | 一個作業具備什麼資訊？ | 作業由三部分組成，即程式、資料和作業說明書。一個作業可以包含多個程式和多個資料集，但必須至少包含一個程式。否則将不成為作業。 |
| 3 | 為了友善模拟排程過程，作業使用什麼方式的資料結構存放和表示？JCB | 由作業說明書在系統中生成一個稱為作業控制塊(job control block，JCB)的表格。該表格登記該作業所要求的資源情況、預計執行時間和執行優先級等。進而，作業系統通過該表了解到作業要求，并配置設定資源和控制作業中程式和資料的編譯、連結、裝入和執行等。 |
| 4 | 作業系統中，常用的作業排程算法有哪些？ | 先來先服務、輪轉法、多級回報隊列列算法、優先級法、短作業優先法、最高響應 |
| 5 | 如何程式設計實作作業排程算法？ | 分析各種排程算法，了解算法過程，利用先來先服務（FCFS）算法，最短作業優先 (SJF)算法程式設計實作 |
| 6 | 模拟程式的輸入如何設計更友善、結果輸出如何呈現更好？ | 輸入：讀取檔案的方式 輸出：以二維表關系的形式輸出 |
五、 其他要求
1． 完成報告書，内容完整，規格規範。
2． 實驗須檢查，回答實驗相關問題。
注：帶**号的條目表示選做内容。
二、實驗内容
根據指定的實驗課題，完成設計、編碼和調試工作，完成實驗報告。
三、實驗代碼：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<time.h>
struct jcb{
char name[10]; //作業名
char status; //作業狀态
double arrtime; //作業到達時間
double reqtime; //作業要求時間
double startime; //作業開始時間
double finitime; //作業完成時間
double turntime; //作業周轉時間
float Tatime,TAWtime;
float prio;
}jobarr[24],jobfin[24],job[24],cunfang;
int systime=0;
int intarr,intfin,intjob; //作業到達個數，完成個數，未達到作業個數
int i;
int r;
//排序
void rank(int flag){
int j;
for(r=0;r<flag;r++)
{
for(j=r+1;j<flag;j++)
if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime)
{
cunfang=jobarr[r];
jobarr[r]=jobarr[j];
jobarr[j]=cunfang;
}
}
}
//先來先服務算法
void FCFS(int flag)
{
int r;
double attime,wattime;
jobarr[0].startime=0;
jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime;
jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime;
attime=jobarr[0].turntime;
wattime=jobarr[0].finitime;
for(r=1;r<flag;r++)
{
jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime;
jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime+jobarr[r].reqtime;
jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime-jobarr[r].arrtime+jobarr[r].reqtime;
attime+=jobarr[r].turntime;
wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime;
}
attime=attime/((double)flag);
wattime=wattime/((double)flag);
printf("\nFCFS算法作業序清單\n\n");
printf("--------------------------------------------------------------------------------\n");
printf("作業名\t到達系統時間\tCPU所需時間\t開始時間\t結束時間\t周轉時間");
for(r=1;r<flag;r++){
printf("\n");
printf("%s",jobarr[r].name);
printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].startime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime);
printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime);
}
printf("\n\n平均周轉時間:%.2lf",attime);
printf("\n\n平均帶權周轉時間:%.2lf\n",wattime);
printf("--------------------------------------------------------------------------------\n");
}
//插入
void inser()
{
printf("第%d個作業:\n",i+1);
printf("輸入作業名:");
scanf("%s",jobarr[i].name);
printf("作業到達時間:");
scanf("%d",&jobarr[i].arrtime);
printf("作業要求服務時間:");
scanf("%d",&jobarr[i].reqtime);
printf("\n");
i++;
rank(i);
}
//删除
void delet()
{
int q;
char remove[10];
printf("請輸入要删除的作業名: ");
scanf("%s",remove);
for(r=0;r<i;r++)
if(strcmp(jobarr[r].name,remove)==0){
for(q=r;q<i;q++){
jobarr[q]=jobarr[q+1];
}
i--;
}
}
//輸入作業資訊
void input()
{
printf("作業個數:");
scanf("%d",&i);
printf("\n");
for(r=0;r<i;r++)
{
printf("第%d個作業:\n",r+1);
printf("輸入作業名:");
scanf("%s",jobarr[r].name);
printf("到達時間:");
scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime);
printf("要求服務時間:");
scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime);
printf("\n");
}
}
//輸出作業資訊
void output()
{
int num,m;
while(1){
printf("經按到達時間排序後，未達到隊列是\n");
printf("\tname\tartime\trqtime\n");
for(r=0;r<i;r++)
{
printf("N %d",r+1);
printf("\t%s",jobarr[r].name);
printf("\t%.2lf",jobarr[r].arrtime);
printf("\t%.2lf",jobarr[r].reqtime);
printf("\n");
}
printf("\n\t\t\t現在系統時間 0:\n");
printf("請選擇算法： 1.先來先服務（FCFS）排程算法 2.短作業優先（SJF）排程算法(未完成)\n");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("\n1.插入 2.删除 3.退出？\n");
printf("請選擇：");
scanf("%d",&num);
if(num==1)
inser();
else if(num==2)
delet();
else if(num==3)
return;
else
continue;
}
}
//讀取檔案的資料
void ReadFile()
{
int m;
int i=1;
int flag=0;
FILE *fp; //定義檔案指針
fp=fopen("3.txt","r"); //打開檔案
if(fp==NULL)
{
printf("File open error !\n");
exit(0);
}
printf("\n\t作業名\t 作業到達時間\t 作業運作所需要時間\n");
while(!feof(fp))
{
fscanf(fp,"%s%lf%lf",&jobarr[i].name,&jobarr[i].arrtime,&jobarr[i].reqtime); //fscanf()函數将資料讀入
i++;
flag=i;
};
rank(i);
for(i=1;i<flag;i++)
printf("\n\t%s\t\t %.2lf\t\t %.2lf",jobarr[i].name,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime); //輸出到螢幕
printf("\n");
printf("\n");
if(fclose(fp)) //關閉檔案
{
printf("Can not close the file !\n");
exit(0);
}
printf("請選擇算法： 1.先來先服務（FCFS）排程算法 2.短作業優先（SJF）排程算法(未完成)\n");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("\n");
//printf("");
}
//僞随機數産生器
void Pseudo_random_number()
{
int i,n,m;
srand((unsigned)time(0)); //參數seed是rand()的種子，用來初始化rand()的起始值。
//輸入作業數
n=rand()%13+5;
for(i=1; i<=n; i++)
{
//jobarr[i].name=i;
//作業到達時間
jobarr[i].arrtime=rand()%29+1;
//作業運作時間
jobarr[i].reqtime=rand()%7+1;
}
rank(i);
printf("\n作業名 作業到達時間 作業運作所需要時間\n");
for(i=1; i<=n; i++)
{
printf("\njob%2d %11.2lf %.2lf",i,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].reqtime);
}
printf("\n\n");
printf("請選擇算法：1.先來先服務（FCFS）排程算法 2.短作業優先（SJF）排程算法(未完成)\n");
scanf("%d",&m);
switch(m)
{
case 1:
FCFS(i);
break;
case 2:
break;
}
printf("\n");
}
void main()
{
int num;
while(1)
{
printf("-----------------------------------------------------------------------------\n");
printf("請選擇讀取作業的方式：1.檔案讀取 2.手動輸入 3.僞随機數随機産生\n");
printf("-----------------------------------------------------------------------------\n");
printf("請選擇：");
scanf("%d",&num);
switch(num)
{
case 1:
ReadFile();
break;
case 2:
input();
rank(i);
output();
break;
case 3:
Pseudo_random_number();
break;
}
}
} 