實驗三 程序排程模拟程式
班級：14商業軟體1工程2班 姓名：朱傑 學号：201406114232
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）：
源程式：
1 /*
2 Name: procNQue.c 程序排程模拟實驗源碼 存儲結構連結清單
3
4 Description:
5 實作一個有 N級隊列的多級回報隊列排程算法。
6 1.該程式實作了多少級？ 3級
7 2.每個級别的優先數是多少？ 1，2，3
8 */
9 #include <stdio.h>
10 #include <stdlib.h>
11 #include <conio.h>
12 #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type))
13 #define N 3
14 struct pcb { /* 定義程序控制塊PCB */
15 char name[10];
16 char status;
17 int prio;
18 int ntime;
19 int rtime;
20 struct pcb* link;
21 }*ready=NULL,*p;
22
23 typedef struct pcb PCB;
24
25 int flag = 0;
26
27
28 void sort() /* 程序進行優先級排列函數*/
29 {
30 PCB *first, *second;
31 int insert=0;
32 if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*優先級最大者,插入隊首*/
33 {
34 p->link=ready;
35 ready=p;
36 }
37 else /* 程序比較優先級,插入适當的位置中*/
38 {
39 first=ready;
40 second=first->link;
41 while(second!=NULL)
42 {
43 if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入程序比目前程序優先數大,*/
44 { /*插入到目前程序前面*/
45 p->link=second;
46 first->link=p;
47 second=NULL;
48 insert=1;
49 }
50 else /* 插入程序優先數最低,則插入到隊尾*/
51 {
52 first=first->link;
53 second=second->link;
54 }
55 }
56 if(insert==0) first->link=p;
57 }
58 }
59
60 void input() /* 建立程序控制塊函數*/
61 {
62 int i,num;
63 /*clrscr(); */ /*清屏*/
64 printf("\n 請輸入程序數?");
65 scanf("%d",&num);
66 for(i=0;i<num;i++)
67 {
68 printf("\n 程序号No.%d:\n",i);
69 p=getpch(PCB); /*宏(type*)malloc(sizeof(type)) */
70 printf("\n 輸入程序名:");
71 scanf("%s",p->name);
72
73 printf("\n 輸入程序優先數:");
74 scanf("%d",&p->prio);
75
76 // p->prio=N;
77 printf("\n 輸入程序運作時間:");
78 scanf("%d",&p->ntime);
79 printf("\n");
80 p->rtime=0;p->status='r';
81 p->link=NULL;
82 sort(); /* 調用sort函數*/
83 }
84
85 }
86
87
88 int space() //該函數的作用？
89 {
90 int l=0; PCB* pr=ready;
91 while(pr!=NULL)
92 {
93 l++;
94 pr=pr->link;
95 }
96 return(l);
97 }
98
99
100 void disp(PCB * pr) /*單個程序顯示函數*/
101 {
102
103 printf("|%s\t",pr->name);
104 printf("|%c\t",pr->status);
105 printf("|%d\t",pr->prio);
106 printf("|%d\t",pr->ntime);
107 printf("|%d\t",pr->rtime);
108 printf("\n");
109 }
110
111 void printbyprio(int prio)
112 {
113 PCB* pr;
114 pr=ready;
115 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*/
116 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
117 while(pr!=NULL)
118 {
119 if (pr->prio==prio) disp(pr);
120 pr=pr->link;
121 }
122 }
123 void printRR()
124 {
125 PCB* pr;
126 pr=ready;
127 printf("\n ****就緒程序有:\n"); /*顯示就緒隊列狀态*/
128 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
129 while(pr!=NULL)
130 {
131 disp(pr);
132 pr=pr->link;
133 }
134 }
135
136
137 void check() /* 顯示所有程序狀态函數 */
138 {
139 PCB* pr;
140 int i;
141 printf("\n /\\/\\/\\/\\目前正在運作的程序是:%s",p->name); /*顯示目前運作程序*/
142 printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n");
143 disp(p);
144
145 printf("\n 目前就緒隊列狀态為:\n"); /*顯示就緒隊列狀态*/
146 for(i=N;i>=1;i--)
147 {
148 if(flag != 1)
149 {
150 printRR();
151 return ;
152 }
153 else
154 printbyprio(i);
155 }
156
157 /*
158 while(pr!=NULL)
159 {
160 disp(pr);
161 pr=pr->link;
162 }
163 */
164 }
165
166
167 void destroy() /*程序撤消函數(程序運作結束,撤消程序)*/
168 {
169 printf("\n 程序 [%s] 已完成.\n",p->name);
170 free(p);
171 }
172
173
174 void running() /* 運作函數。判斷是否完成，完成則撤銷，否則置就緒狀态并插入就緒隊列*/
175 {
176 int slice,i;
177 slice=1;//3.思考：slice的作用？以及指派變化的原因？
178 for(i=1;i<((N+1)-p->prio);i++)
179 slice=slice*2;
180
181 for(i=1;i<=slice;i++)
182 {
183 (p->rtime)++;
184 if (p->rtime==p->ntime)
185 break;
186
187 }
188 if(p->rtime==p->ntime)
189 destroy(); /* 調用destroy函數*/
190 else
191 {
192 if(p->prio>1) (p->prio)--;
193 p->status='r';
194 sort(); /*調用sort函數*/
195 }
196 }
197 void cteatpdisp()
198 /*顯示(運作過程中)增加新程序後,所有就緒隊列中的程序*/
199 {
200
201 int i;
202
203 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*/
204 for(i=N;i>=1;i--)
205 printbyprio(i);
206 }
207 void creatp()
208 {
209 char temp;
210 printf("\nCreat one more process?type Y (yes)");
211 scanf("%c",&temp);
212 if (temp=='y'||temp=='Y')
213 {
214 input();
215 cteatpdisp();
216 }
217
218 }
219
220 void RR_RunProcess(){
221 int slice = 3,i;
222 for(i=1;i<=slice;i++)
223 {
224 (p->rtime)++;
225 if (p->rtime==p->ntime)
226 break;
227
228 }
229 if(p->rtime==p->ntime)
230 destroy(); /* 調用destroy函數*/
231 else
232 {
233 if(p->prio>1) (p->prio)--;
234 p->status='r';
235 sort(); /*調用sort函數*/
236 }
237 }
238
239 void main() /*主函數*/
240 {
241 int len,h=0;
242 char ch;
243 printf("\t\t\t********請選擇輸入方式********\n\t\t\t 1.優先級排程算法\n\t\t\t 2.普通時間片輪轉排程\n");
244 printf("\t\t\t******************************");
245 printf("\n\t\t\t");
246 scanf("%d",&flag);
247
248 if(flag == 1)
249 printf("優先級排程算法");
250 else
251 printf("普通時間片輪轉排程");
252 input();
253
254 len=space();
255 while((len!=0)&&(ready!=NULL))
256 {
257 ch=getchar();
258 /*getchar();*/
259 h++;
260 printf("\n The execute number:%d \n",h);
261 p=ready;
262 ready=p->link;
263 p->link=NULL;
264 p->status='R';
265 check();
266 if(flag == 1)
267 running();
268 else
269 RR_RunProcess();
270 creatp();
271 printf("\n 按任一鍵繼續......");
272 printf("\n-----------------------------------------------\n");
273 ch=getchar();
274 }
275 printf("\n\n 程序已經完成.\n");
276 ch=getchar();
277 ch=getchar();
278 } 運作結果及分析
實驗總結:
學會了對時間片輪轉排程算法以及多級回報隊列排程算法