1. 目的和要求
1.1. 實驗目的
用高階語言完成一個程式排程程式，以加深對程式的概念及程式排程演算法的理解。
1.2. 實驗要求
1.2.1例題：設計一個有 N個程式併發執行的程式排程模擬程式。
程式排程演算法：採用最高優先順序優先的排程演算法（即把處理機分配給優先順序最高的程式）和先來先服務（若優先順序相同）演算法。
(1). 每個程式有一個程式控制塊（PCB）表示。程式控制塊包含如下資訊：程式名、優先順序、到達時間、需要執行時間、已用CPU時間、程式狀態等等。
(2). 程式的優先順序及需要的執行時間可以事先人為地指定，程式的執行時間以時間片為單位進行計算。
(3). 每個程式的狀態可以是就緒 r（ready）、執行R（Running）、或完成F（Finished）三種狀態之一。
(4). 就緒程式獲得 CPU後都只能執行一個時間片。用已佔用CPU時間加1來表示。
(5). 如果執行一個時間片後，程式的已佔用 CPU時間已達到所需要的執行時間，則撤消該程式，如果執行一個時間片後程式的已佔用CPU時間還未達所需要的執行時間，也就是程式還需要繼續執行，此時應將程式的優先數減1（即降低一級），然後把它插入就緒佇列等待排程。
(6). 每進行一次排程程式都列印一次執行程式、就緒佇列中各個程式的 PCB，以便進行檢查。
(7). 重複以上過程，直到所要程式都完成為止。
思考：作業排程與程式排程的不同？
1.2.2實驗題A：編寫並除錯一個模擬的程式排程程式，採用“最高優先數優先”排程演算法對N（N不小於5）個程式進行排程。
“最高優先順序優先”排程演算法的基本思想是把CPU分配給就緒佇列中優先數最高的程式。
(1). 靜態優先數是在建立程式時確定的，並在整個程式執行期間不再改變。
(2). 動態優先數是指程式的優先數在建立程式時可以給定一個初始值，並且可以按一定規則修改優先數。例如：在程式獲得一次CPU後就將其優先數減少1，並且程式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). （**）程式的優先數及需要的執行時間可以事先人為地指定，（也可以由隨機數產生）。
(4). （**）在進行模擬排程過程可以建立（增加）程式，其到達時間為程式輸入的時間。
0．
1.2.3實驗題B：編寫並除錯一個模擬的程式排程程式，採用“基於時間片輪轉法”排程演算法對N（N不小於5）個程式進行排程。 “輪轉法”有簡單輪轉法、多級反饋佇列排程演算法。
(1). 簡單輪轉法的基本思想是：所有就緒程式按 FCFS排成一個佇列，總是把處理機分配給隊首的程式，各程式佔用CPU的時間片長度相同。如果執行程式用完它的時間片後還未完成，就把它送回到就緒佇列的末尾，把處理機重新分配給隊首的程式。直至所有的程式執行完畢。（此排程演算法是否有優先順序？）
(2). 多級反饋佇列排程演算法的基本思想是：
將就緒佇列分為N級（N＝3～5），每個就緒佇列優先數不同並且分配給不同的時間片：佇列級別越高，優先數越低，時間片越長；級別越小，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，系統轉向第二級佇列，.....當處於執行態的程式用完一個時間片，若未完成則放棄CPU，進入下一級佇列。
當程式第一次就緒時，進入第一級佇列。
(3). （**）考慮程式的阻塞狀態B（Blocked）增加阻塞佇列。程式的是否阻塞和阻塞的時間由產生的“隨機數”確定（阻塞的頻率和時間長度要較為合理）。注意程式只有處於執行狀態才可能轉換成阻塞狀態，程式只有處於就緒狀態才可以轉換成執行狀態。
2. 實驗內容
根據指定的實驗課題：A（1），A（2），B（1）和B（2）
完成設計、編碼和除錯工作，完成實驗報告。
注：帶**號的條目表示選做內容。
3. 實驗環境
vc++6.0
4. 實驗原理及核心演算法參考程式段
動態優先數（優先數只減不加）：
/*
作業系統實驗之時間片輪轉演算法
Visual C++ 6.0環境執行
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node
{
char name[20]; /*程式的名字*/
int round; /*分配CPU的時間片*/
int cputime; /*CPU執行時間*/
int needtime; /*程式執行所需要的時間*/
char state; /*程式的狀態，W——就緒態，R——執行態，F——完成態*/
struct node *next; /*連結串列指標*/
}PCB;
PCB *ready=NULL,*run=NULL,*finish=NULL; /*定義三個佇列，就緒佇列，執行佇列和完成佇列*/
int num;
void GetFirst() /*取得第一個就緒佇列節點*/ //y
{
run = ready;
if(ready!=NULL)
{
run ->state = 'R';
ready = ready ->next;
run ->next = NULL;
}
}
void Output() /*輸出佇列資訊*/ //y
{
PCB *p;
printf("\n當前執行佇列\n\n");
p = run;
while(p!=NULL)
{
//執行佇列
printf("程式名\tcpu時間\t需要時間\t程式狀態\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c \n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
p = ready;
printf("\n當前就緒佇列\n\n");
while(p!=NULL)
{
//就緒佇列
printf("程式名\tcpu時間\t需要時間\t程式狀態\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
printf("\n當前完成佇列\n\n");
p = finish;
while(p!=NULL)
{
//完成佇列
printf("程式名\tcpu時間\t需要時間\t程式狀態\n");
printf("%s \t %d \t %d \t %c\n",p->name,p->cputime,p->needtime,p->state);
p = p->next;
}
}
void InsertTime(PCB *in) /*將程式插入到就緒佇列尾部*/ //y
{
PCB *fst;
fst = ready;
if(ready == NULL)
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void InsertFinish(PCB *in) /*將程式插入到完成佇列尾部*/ //y
{
PCB *fst;
fst = finish;
if(finish == NULL)
{
in->next = finish;
finish = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void TimeCreate() /*時間片輸入函式*/ //y
{
PCB *tmp;
int i;
printf("輸入程式名字和程式時間片所需時間：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar();
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->round = 2; /*假設每個程式所分配的時間片是2*/
InsertTime(tmp);
}
}
void RoundRun() /*時間片輪轉排程演算法*/ //y
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL)
{
Output();
while(flag)
{
if(run->needtime>=2)
{
run->needtime-=2;
run->cputime+=2;
}
else
{
run->needtime--;
run->cputime++;
}
if(run->needtime == 0) /*程式執行完畢*/
{
run ->state = 'F';
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else if(run->round==2 )/*時間片用完*/
{
run->state = 'W';
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst();
}
}
main()
{
printf("請輸入要建立的程式數目:");
scanf("%d",&num);
getchar();
TimeCreate();
RoundRun();
Output();
}
執行結果：
