實驗三程式排程模擬程式
專業：商軟2班 姓名:韓麒麟 學號：201406114253
一. 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。
二. 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。
三、 實驗方法、步驟及結果測試
1. 源程式名：壓縮包檔案（rar或zip）中源程式名rjl.c
可執行程式名：rjl.exe
2. 原理分析及流程圖
主要總體設計問題。
(包括儲存結構，主要演算法，關鍵函式的實現等)
儲存結構：
struct pcb
{
/* 定義程式控制塊PCB */
char name[10]; //程式名稱
char status; //程式狀態
int prio; //程式優先順序
int ntime; //程式需要執行的時間
int rtime; //已經執行的時間
struct pcb* link;
}*ready=NULL,*p;
typedef struct pcb PCB;
主要演算法：
動態優先數（優先數只減不加）：
/* Name: procNQue.c 程式排程模擬實驗原始碼 儲存結構連結串列 Description: 實現一個有 N級佇列的多級反饋佇列排程演算法。 1.該程式實現了多少級？ 3級 2.每個級別的優先數是多少？ 1，2，3 */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <conio.h> #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) #define N 3 struct pcb { /* 定義程式控制塊PCB */ char name[10]; char status; int prio; int ntime; int rtime; struct pcb* link; }*ready=NULL,*p; typedef struct pcb PCB; int flag = 0; void sort() /* 程式進行優先順序排列函式*/ { PCB *first, *second; int insert=0; if((ready==NULL)||((p->prio)>(ready->prio))) /*優先順序最大者,插入隊首*/ { p->link=ready; ready=p; } else /* 程式比較優先順序,插入適當的位置中*/ { first=ready; second=first->link; while(second!=NULL) { if((p->prio)>(second->prio)) /*若插入程式比當前程式優先數大,*/ { /*插入到當前程式前面*/ p->link=second; first->link=p; second=NULL; insert=1; } else /* 插入程式優先數最低,則插入到隊尾*/ { first=first->link; second=second->link; } } if(insert==0) first->link=p; } } void input() /* 建立程式控制塊函式*/ { int i,num; /*clrscr(); */ /*清屏*/ printf("\n請輸入程式數?"); scanf("%d",&num); for(i=0;i<num;i++) { printf("\n程式號No.%d:\n",i); p=getpch(PCB); /*巨集(type*)malloc(sizeof(type)) */ printf("輸入程式名:"); scanf("%s",p->name); printf("輸入程式優先數:"); scanf("%d",&p->prio); // p->prio=N; printf("輸入程式執行時間:"); scanf("%d",&p->ntime); printf("\n"); p->rtime=0;p->status='r'; p->link=NULL; sort(); /* 呼叫sort函式*/ } } int space() //該函式的作用？ { int l=0; PCB* pr=ready; while(pr!=NULL) { l++; pr=pr->link; } return(l); } void disp(PCB * pr) /*單個程式顯示函式*/ { 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 ****當前第%d級佇列(優先數為%d)的就緒程式有:\n",(N+1)-prio,prio); /*顯示就緒佇列狀態*/ printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n"); while(pr!=NULL) { if (pr->prio==prio) disp(pr); pr=pr->link; } } void printRR() { PCB* pr; pr=ready; printf("\n ****就緒程式有:\n"); /*顯示就緒佇列狀態*/ printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n"); while(pr!=NULL) { disp(pr); pr=pr->link; } } void check() /* 顯示所有程式狀態函式 */ { PCB* pr; int i; printf("\n /\\/\\/\\/\\當前正在執行的程式是:%s",p->name); /*顯示當前執行程式*/ printf("\n qname \tstatus\t prio \tndtime\t runtime \n"); disp(p); printf("\n 當前就緒佇列狀態為:\n"); /*顯示就緒佇列狀態*/ for(i=N;i>=1;i--) { if(flag != 1) { printRR(); return ; } else printbyprio(i); } /* while(pr!=NULL) { disp(pr); pr=pr->link; } */ } void destroy() /*程式撤消函式(程式執行結束,撤消程式)*/ { printf("\n 程式 [%s] 已完成.\n",p->name); free(p); } void running() /* 執行函式。判斷是否完成，完成則撤銷，否則置就緒狀態並插入就緒佇列*/ { int slice,i; slice=1;//3.思考：slice的作用？以及賦值變化的原因？ 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(); /* 呼叫destroy函式*/ else { if(p->prio>1) (p->prio)--; p->status='r'; sort(); /*呼叫sort函式*/ } } void cteatpdisp() /*顯示(執行過程中)增加新程式後,所有就緒佇列中的程式*/ { int i; printf("\n 當增加新程式後,所有就緒佇列中的程式(此時無執行程式):\n"); /*顯示就緒佇列狀態*/ for(i=N;i>=1;i--) printbyprio(i); } void creatp() { char temp; printf("\nCreat one more process?type Y (yes)"); scanf("%c",&temp); if (temp=='y'||temp=='Y') { input(); cteatpdisp(); } } void RR_RunProcess(){ int slice = 3,i; for(i=1;i<=slice;i++) { (p->rtime)++; if (p->rtime==p->ntime) break; } if(p->rtime==p->ntime) destroy(); /* 呼叫destroy函式*/ else { if(p->prio>1) (p->prio)--; p->status='r'; sort(); /*呼叫sort函式*/ } } void main() /*主函式*/ { int len,h=0; char ch; printf("1.時間片分級排程\n2.普通時間片輪轉排程\n"); printf("請選擇輸入方式:"); scanf("%d",&flag); if(flag == 1) printf("歡迎進入時間片分級排程\n"); else if(flag == 2) printf("普通時間片輪轉排程\n"); 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->link=NULL; p->status='R'; check(); if(flag == 1) running(); else RR_RunProcess(); creatp(); printf("\n 按任一鍵繼續......"); printf("\n-----------------------------------------------\n"); ch=getchar(); } printf("\n\n 程式已經完成.\n"); ch=getchar(); ch=getchar(); }
執行結果
