實驗三程序排程模拟程式

1. 目的和要求

1.1. 實驗目的

用進階語言完成一個程序排程程式，以加深對程序的概念及程序排程算法的了解。

1.2. 實驗要求

1.2.1例題：設計一個有 N個程序并發執行的程序排程模拟程式。

程序排程算法：采用最高優先級優先的排程算法（即把處理機配置設定給優先級最高的程序）和先來先服務（若優先級相同）算法。

(1). 每個程序有一個程序控制塊（PCB）表示。程序控制塊包含如下資訊：程序名、優先級、到達時間、需要運作時間、已用CPU時間、程序狀态等等。

(2). 程序的優先級及需要的運作時間可以事先人為地指定，程序的運作時間以時間片為機關進行計算。

(3). 每個程序的狀态可以是就緒 r（ready）、運作R（Running）、或完成F（Finished）三種狀态之一。

(4). 就緒程序獲得 CPU後都隻能運作一個時間片。用已占用CPU時間加1來表示。

(5). 如果運作一個時間片後，程序的已占用 CPU時間已達到所需要的運作時間，則撤消該程序，如果運作一個時間片後程序的已占用CPU時間還未達所需要的運作時間，也就是程序還需要繼續運作，此時應将程序的優先數減1（即降低一級），然後把它插入就緒隊列等待排程。

(6). 每進行一次排程程式都列印一次運作程序、就緒隊列中各個程序的 PCB，以便進行檢查。　　

(7). 重複以上過程，直到所要程序都完成為止。

思考：作業排程與程序排程的不同？

1.2.2實驗題A：編寫并調試一個模拟的程序排程程式，采用“最高優先數優先”排程算法對N（N不小于5）個程序進行排程。

“最高優先級優先”排程算法的基本思想是把CPU配置設定給就緒隊列中優先數最高的程序。

(1). 靜态優先數是在建立程序時确定的，并在整個程序運作期間不再改變。

(2). 動态優先數是指程序的優先數在建立程序時可以給定一個初始值，并且可以按一定規則修改優先數。例如：在程序獲得一次CPU後就将其優先數減少1，并且程序等待的時間超過某一時限（2個時間片時間）時增加其優先數等。

(3). （**）程序的優先數及需要的運作時間可以事先人為地指定，（也可以由随機數産生）。

(4). （**）在進行模拟排程過程可以建立（增加）程序，其到達時間為程序輸入的時間。

0．

1.2.3實驗題B：編寫并調試一個模拟的程序排程程式，采用“基于時間片輪轉法”排程算法對N（N不小于5）個程序進行排程。 “輪轉法”有簡單輪轉法、多級回報隊列排程算法。

(1). 簡單輪轉法的基本思想是：所有就緒程序按 FCFS排成一個隊列，總是把處理機配置設定給隊首的程序，各程序占用CPU的時間片長度相同。如果運作程序用完它的時間片後還未完成，就把它送回到就緒隊列的末尾，把處理機重新配置設定給隊首的程序。直至所有的程序運作完畢。（此排程算法是否有優先級？）

(2). 多級回報隊列排程算法的基本思想是：

将就緒隊列分為N級（N＝3～5），每個就緒隊列優先數不同并且配置設定給不同的時間片：隊列級别越高，優先數越低，時間片越長；級别越小，優先數越高，時間片越短。

系統從第一級排程，當第一級為空時，系統轉向第二級隊列，.....當處于運作态的程序用完一個時間片，若未完成則放棄CPU，進入下一級隊列。

當程序第一次就緒時，進入第一級隊列。

(3). （**）考慮程序的阻塞狀态B（Blocked）增加阻塞隊列。程序的是否阻塞和阻塞的時間由産生的“随機數”确定（阻塞的頻率和時間長度要較為合理）。注意程序隻有處于運作狀态才可能轉換成阻塞狀态，程序隻有處于就緒狀态才可以轉換成運作狀态。

2. 實驗内容

根據指定的實驗課題：A（1），A（2），B（1）和B（2）

完成設計、編碼和調試工作，完成實驗報告。

注：帶**号的條目表示選做内容。

3. 實驗環境

可以選用Turbo C作為開發環境。也可以選用Windows下的VB，CB等可視化環境，利用各種控件較為友善。自主選擇實驗環境。

4. 實驗原理及核心算法參考程式段

動态優先數（優先數隻減不加）：

四.源程式：

#include "stdio.h"

#include <stdlib.h>

#include <conio.h>

#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))

#define N 3

struct pcb { /* 定義程序控制塊PCB */

char name[10];

char status;

int prio;

int ntime;

int rtime;

struct pcb* link;

}*ready=NULL,*p;

typedef struct pcb PCB;

sort() /* 程序進行優先級排列函數*/

{

PCB *first, *second;

int insert=0;

if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*優先級最大者,插入隊首*/

{

p->link=ready;

ready=p;

}

else /* 程序比較優先級,插入适當的位置中*/

first=ready;

second=first->link;

while(second!=NULL)

{

if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入程序比目前程序優先數大,*/

{ /*插入到目前程序前面*/

p->link=second;

first->link=p;

second=NULL;

insert=1;

}

else /* 插入程序優先數最低,則插入到隊尾*/

{

first=first->link;

second=second->link;

}

if(insert==0) first->link=p;

}

input() /* 建立程序控制塊函數*/

int i,num;

/*clrscr(); */ /*清屏*/

printf("\n 請輸入程序數?");

scanf("%d",&num);

for(i=0;i<num;i++)

printf("\n 程序号No.%d:\n",i);

p=getpch(PCB); /*宏(type*)malloc(sizeof(type)) */

printf("\n 輸入程序名:");

scanf("%s",p->name);

/*printf("\n 輸入程序優先數:");

scanf("%d",&p->prio); */

p->prio=N;

printf("\n 輸入程序運作時間:");

scanf("%d",&p->ntime);

printf("\n");

p->rtime=0;p->status='r';

p->link=NULL;

sort(); /* 調用sort函數*/

int space()

{

int l=0; PCB* pr=ready;

while(pr!=NULL)

l++;

pr=pr->link;

return(l);

disp(PCB * pr) /*單個程序顯示函數*/

printf("|%s\t",pr->name);

printf("|%c\t",pr->status);

printf("|%d\t",pr->prio);

printf("|%d\t",pr->ntime);

printf("|%d\t",pr->rtime);

printf("\n");

void printbyprio(int prio)

PCB* pr;

pr=ready;

printf("\n ****目前第%d級隊列(優先數為%d)的就緒程序有:\n",(N+1)-prio,prio); /*顯示就緒隊列狀态*/

printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");

if (pr->prio==prio) disp(pr);

pr=pr->link;

}

check() /* 顯示所有程序狀态函數 */

int i;

printf("\n /\\/\\/\\/\\目前正在運作的程序是:%s",p->name); /*顯示目前運作程序*/

printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");

disp(p);

printf("\n 目前就緒隊列狀态為:\n"); /*顯示就緒隊列狀态*/

for(i=N;i>=1;i--)

printbyprio(i);

disp(pr);

destroy() /*程序撤消函數(程序運作結束,撤消程序)*/

printf("\n 程序 [%s] 已完成.\n",p->name);

free(p);

running()

int slice,i;

slice=1;

for(i=1;i<((N+1)-p->prio);i++)

slice=slice*2;

for(i=1;i<=slice;i++)

{

(p->rtime)++;

if (p->rtime==p->ntime)

break;

}

if(p->rtime==p->ntime)

destroy(); /* 調用destroy函數*/

else

if(p->prio>1) (p->prio)--;

p->status='r';

sort(); /*調用sort函數*/

void cteatpdisp()

printf("\n 當增加新程序後,所有就緒隊列中的程序(此時無運作程序):\n"); /*顯示就緒隊列狀态*/

void creatp()

char temp;

printf("\nCreat one more process?type Y (yes)");

scanf("%c",&temp);

if (temp=='y'||temp=='Y')

{

input();

cteatpdisp();

}

main() /*主函數*/

int len,h=0;

char ch;

input();

len=space();

while((len!=0)&&(ready!=NULL))

ch=getchar();

/*getchar();*/

h++;

printf("\n The execute number:%d \n",h);

p=ready;

ready=p->link;

p->status='R';

check();

running();

creatp();

printf("\n 按任一鍵繼續......");

printf("\n\n 程序已經完成.\n");