实验二 作业调度模拟程序
专业：商软一班 学号：201406114101 姓名：丘娟
一、实验目的
（1）加深对作业调度算法的理解；
（2）进行程序设计的训练。
二、实验内容和要求
用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。
单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所运行的时间等因素。
作业调度算法：
1) 采用先来先服务（FCFS）调度算法，即按作业到达的先后次序进行调度。总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。
2) 短作业优先 (SJF) 调度算法，优先调度要求运行时间最短的作业。
3) 响应比高者优先(HRRN)调度算法，为每个作业设置一个优先权(响应比)，调度之前先计算各作业的优先权，优先数高者优先调度。RP (响应比)＝ 作业周转时间 / 作业运行时间=1+作业等待时间/作业运行时间
每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含以下信息：作业名、提交（到达）时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。
作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。
（一）模拟数据的生成
1．允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。
2．允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。
3．（**）从文件中读入以上数据。
4．（**）也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间（0-30）和所需运行时间（1-8）。
（二）模拟程序的功能
1．按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，执行FCFS, SJF和HRRN调度算法，程序计算各作业的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。
2．动态演示每调度一次，更新现在系统时刻，处于运行状态和等待各作业的相应信息（作业名、到达时间、所需的运行时间等）对于HRRN算法，能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。
3．（**）允许用户在模拟过程中提交新作业。
4．（**）编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。
（三）模拟数据结果分析
1．对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。
2．（**）用曲线图或柱形图表示出以上数据，分析算法的优点和缺点。
（四）实验准备
| 序号 | 准备内容 | 完成情况 |
| 1 | 什么是作业？ | 作业是操作系统中一个常见的概念。关于什么是作业，有两个方面的解释。 一个是从用户角度看作业，另一个是从系统的角度来看作业。从用户的角度，可以从逻辑上抽象地(并非精确地)描述作业的定义，而从系统的角度，则可以定义出作业的组织形式。 |
| 2 | 一个作业具备什么信息？ | 作业号、开始运行时间、到达时间、运行时间、完成时间、等待时间、周转时间、带权周转时间 |
| 3 | 为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB | 单个作业使用结构体，多个作业使用队列 |
| 4 | 操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ | ①先到先服务（FCFS）:按作业到达的先后次序调度，它不利于短作业; ②短作业优先（SJF）:按作业的估计运行时间调度，估计运行时间短的作业优先调度，它不利于长作业，可能会使一个估计运行时间长的作业迟迟得不到服务; ③响应比高者优先（HRN）:综合上述两者，既考虑作业估计运行时间，又考虑作业等待时间，响应比是 HRN=（估计运行时间+等待时间）/估计运行时间 |
| 5 | 如何编程实现作业调度算法？ | 单个作业定义结构体，多个作业使用队列 |
| 6 | 模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？ | 使用更多的提示语，提醒用户输入。 |
（五）其他要求
1．完成报告书，内容完整，规格规范。
2．实验须检查，回答实验相关问题。
注：带**号的条目表示选做内容。
三、实验方法、步骤及结果测试
1.源程序名：压缩包文件（rar或zip）中源程序名job.c
可执行程序名：job.exe
2.原理分析及流程图
主要总体设计问题。
(包括存储结构，主要算法，关键函数的实现等)
3.主要程序段及其解释：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
char name[10]; //作业名
float aTime; //到达时间
float wTime; //等待时间
float sTime; //开始时间
float rTime; //运行时间
float fTime; //完成时间
float TATime; //周转时间
float TAWTime; //带权周转时间
float rp; //响应比
};
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) //计算各种时间
{
printf("\n%s先开始运行\n\n",JCB[0].name);
float TATime,TAWTime,k=0,m=0; //TATime为平均周转时间,TAWTime为平均带权周转时间
for(i=0;i<n;i++)
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //结束时间
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待时间
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周转时间
JCB[i].TAWTime=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //带权周转时间
k+=JCB[i].TATime;
m+=JCB[i].TAWTime;
}
TATime=k/n; //平均周转时间
TAWTime=m/n; //平均带权周转时间
printf("作业名 到达时间 开始时间 运行时间 结束时间 等待时间 周转时间 带权周转时间\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("平均周转时间为：");
printf("%.2f\n\n",TATime);
printf("平均带权周转时间为：");
printf("%.2f\n\n",TAWTime);
}
void FCFS(int n) //先到先服务算法
{
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) //短作业优先算法
{
char mz[100];
float p;
int i,j;
for(i=0;i<n;i++) //先到达的作业先运行，后来到达的作业比较运行时间长短
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作业按到达时间排序
{
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) //比较后来到达的作业的运行时间
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
Calculate(i,n);
}
void HRRN(int n) //最高者响应比优先算法
{
char mz[100];
int i,j;
float TATime,TAWTime,p;
for(i=0;i<n;i++) //先到达的作业先运行，后来到达作业比较响应比的大小
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].aTime>JCB[j].aTime) //先把作业按到达时间排序
{
Sequence(mz,p,i,j);
}
}
}
for(i=0;i<n;i++) //计算等下需要用到的各类时间
{
JCB[0].sTime=JCB[0].aTime;
JCB[i].fTime=JCB[i].sTime+JCB[i].rTime; //结束时间
JCB[i+1].sTime=JCB[i].fTime;
JCB[i].wTime=JCB[i].sTime-JCB[i].aTime; //等待时间
JCB[i].TATime=JCB[i].fTime-JCB[i].aTime; //周转时间
JCB[i].rp=JCB[i].TATime/JCB[i].rTime; //响应比
}
for(i=1;i<n;i++)
{
for(j=i+1;j<n;j++)
{
if(JCB[i].rp<JCB[j].rp) //比较后面来的作业的响应比
{
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的响应比为：%.2f\n",JCB[i].name,JCB[i].rp);
}
}
int main()
{
int i,x,n;
printf("**************欢迎使用作业调度算法程序**************\n");
printf("\n1:先到先服务算法(FCFS) \n2:短作业优先算法(SJF) \n3:最高者响应比优先算法(HRRN) \n");
loop1:printf("\n请选择：");
scanf("%d",&i);
if(i<=0||i>3)
{
printf("输入有误，请重新输入\n");
goto loop1;//无条件转移语句
}
loop2:printf("请输入作业的个数(2-24):");
scanf("%d",&n);
if(n>=2&&n<=24)
{
for(x=0;x<n;x++)
{
printf("\n第%d个作业:",x+1);
printf("\n输入作业名:");
scanf("%s",&JCB[x].name);
printf("到达时间:");
scanf("%f",&JCB[x].aTime);
printf("要求服务时间:");
scanf("%f",&JCB[x].rTime);
}
}
else
{
printf("输入有误，请重新输入\n");
goto loop2;
}
if(i==1)
{
FCFS(n);
}
else if(i==2)
{
SJF(n);
}
else if(i==3)
{
HRRN(n);
}
return 0;
} 4.运行结果及分析
四、实验总结
要善于思考，真正消化知识，这永远不是那么简单的事，当我们真正学会去思考时，那些的知识才能变成自己的东西。