實驗二 作業排程模拟程式
專業：商軟一班 學号：201406114101 姓名：丘娟
一、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。
二、實驗内容和要求
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？ | 作業是作業系統中一個常見的概念。關于什麼是作業，有兩個方面的解釋。 一個是從使用者角度看作業，另一個是從系統的角度來看作業。從使用者的角度，可以從邏輯上抽象地(并非精确地)描述作業的定義，而從系統的角度，則可以定義出作業的組織形式。 |
| 2 | 一個作業具備什麼資訊？ | 作業号、開始運作時間、到達時間、運作時間、完成時間、等待時間、周轉時間、帶權周轉時間 |
| 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 | 單個作業使用結構體，多個作業使用隊列 |
| 4 | 作業系統中，常用的作業排程算法有哪些？ | ①先到先服務（FCFS）:按作業到達的先後次序排程，它不利于短作業; ②短作業優先（SJF）:按作業的估計運作時間排程，估計運作時間短的作業優先排程，它不利于長作業，可能會使一個估計運作時間長的作業遲遲得不到服務; ③響應比高者優先（HRN）:綜合上述兩者，既考慮作業估計運作時間，又考慮作業等待時間，響應比是 HRN=（估計運作時間+等待時間）/估計運作時間 |
| 5 | 如何程式設計實作作業排程算法？ | 單個作業定義結構體，多個作業使用隊列 |
| 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？ | 使用更多的提示語，提醒使用者輸入。 |
（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。
三、實驗方法、步驟及結果測試
1.源程式名：壓縮封包件（rar或zip）中源程式名job.c
可執行程式名：job.exe
2.原理分析及流程圖
主要總體設計問題。
(包括存儲結構，主要算法，關鍵函數的實作等)
3.主要程式段及其解釋：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
char name[10]; //作業名
float aTime; //到達時間
float wTime; //等待時間
float sTime; //開始時間
float rTime; //運作時間
float fTime; //完成時間
float TATime; //周轉時間
float TAWTime; //帶權周轉時間
float rp; //響應比
};
jcb JCB[100];
void Sequence(char *mz,float p,int i,int j) //排序
{
strcpy(mz,JCB[i].name);
strcpy(JCB[i].name,JCB[j].name);
strcpy(JCB[j].name,mz);
p=JCB[i].aTime;
JCB[i].aTime=JCB[j].aTime;
JCB[j].aTime=p;
p=JCB[i].rTime;
JCB[i].rTime=JCB[j].rTime;
JCB[j].rTime=p;
p=JCB[i].sTime;
JCB[i].sTime=JCB[j].sTime;
JCB[j].sTime=p;
p=JCB[i].fTime;
JCB[i].fTime=JCB[j].fTime;
JCB[j].fTime=p;
}
void Calculate(int i,int n) //計算各種時間
{
printf("\n%s先開始運作\n\n",JCB[0].name);
float TATime,TAWTime,k=0,m=0; //TATime為平均周轉時間,TAWTime為平均帶權周轉時間
for(i=0;i<n;i++)
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //結束時間
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待時間
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周轉時間
JCB[i].TAWTime=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //帶權周轉時間
k+=JCB[i].TATime;
m+=JCB[i].TAWTime;
}
TATime=k/n; //平均周轉時間
TAWTime=m/n; //平均帶權周轉時間
printf("作業名 到達時間 開始時間 運作時間 結束時間 等待時間 周轉時間 帶權周轉時間\n");
for(i=0;i<n;i++)
printf("%s\t%.2f\t%.2f\t%4.2f\t%6.2f\t%7.2f\t%7.2f\t%8.2f\n\n",JCB[i].name,JCB[i].aTime,JCB[i].sTime,JCB[i].rTime,JCB[i].fTime,JCB[i].wTime,JCB[i].TATime,JCB[i].TAWTime);
printf("平均周轉時間為：");
printf("%.2f\n\n",TATime);
printf("平均帶權周轉時間為：");
printf("%.2f\n\n",TAWTime);
}
void FCFS(int n) //先到先服務算法
{
char mz[100];
float p;
int i,j;
for(i=0;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime)
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
Calculate(i,n);
}
void SJF(int n) //短作業優先算法
{
char mz[100];
float p;
int i,j;
for(i=0;i<n;i++) //先到達的作業先運作，後來到達的作業比較運作時間長短
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作業按到達時間排序
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].rTime>JCB[j].rTime) //比較後來到達的作業的運作時間
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
Calculate(i,n);
}
void HRRN(int n) //最高者響應比優先算法
{
char mz[100];
int i,j;
float TATime,TAWTime,p;
for(i=0;i<n;i++) //先到達的作業先運作，後來到達作業比較響應比的大小
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作業按到達時間排序
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
for(i=0;i<n;i++) //計算等下需要用到的各類時間
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //結束時間
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待時間
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周轉時間
JCB[i].rp=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //響應比
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].rp<JCB[j].rp) //比較後面來的作業的響應比
{
Sequence(mz,p,i,j);
p=JCB[i].rp;
JCB[i].rp=JCB[j].rp;
JCB[j].rp=p;
}
}
}
Calculate(i,n);
for(i=1;i<n;i++)
{
printf("%s的響應比為：%.2f\n",JCB[i].name,JCB[i].rp);
}
}
int main()
{
int i,x,n;
printf("**************歡迎使用作業排程算法程式**************\n");
printf("\n1:先到先服務算法(FCFS) \n2:短作業優先算法(SJF) \n3:最高者響應比優先算法(HRRN) \n");
loop1:printf("\n請選擇：");
scanf("%d",&i);
if(i<=0||i>3)
{
printf("輸入有誤，請重新輸入\n");
goto loop1;//無條件轉移語句
}
loop2:printf("請輸入作業的個數(2-24):");
scanf("%d",&n);
if(n>=2&&n<=24)
{
for(x=0;x<n;x++)
{
printf("\n第%d個作業:",x+1);
printf("\n輸入作業名:");
scanf("%s",&JCB[x].name);
printf("到達時間:");
scanf("%f",&JCB[x].aTime);
printf("要求服務時間:");
scanf("%f",&JCB[x].rTime);
}
}
else
{
printf("輸入有誤，請重新輸入\n");
goto loop2;
}
if(i==1)
{
FCFS(n);
}
else if(i==2)
{
SJF(n);
}
else if(i==3)
{
HRRN(n);
}
return 0;
} 4.運作結果及分析
四、實驗總結
要善于思考，真正消化知識，這永遠不是那麼簡單的事，當我們真正學會去思考時，那些的知識才能變成自己的東西。