實驗三 程式排程模擬程式

14馮梓凡發表於2016-05-12

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）：

 

原始碼：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 #include<string.h>
 4 #define Max 100
 5 typedef struct pcb
 6 {
 7     char name[Max];  //程式名
 8     int priority;    //優先順序
 9     int ArrTime;     //到達時間
10     int NeedTime;    //需要執行時間
11     int UsedTime;    //已用時間
12     char state;      //程式狀態
13 }PCB;
14 
15 int n;                               //標示程式的總數 
16 PCB pcb[Max];  
17 int pTime;                          //時間片大小 
18 
19 void input(int n)
20 {    
21     for(int i = 0;i < n;i++)
22     {
23         printf("\n請輸入第%d個程式\n",i+1);
24         printf("請輸入程式名字:");
25         scanf("%s",pcb[i].name);
26 
27         printf("程式的優先順序:");          
28         scanf("%d",&pcb[i].priority);  
29         
30         printf("程式執行需要的時間:");          
31         scanf("%d",&pcb[i].NeedTime);  
32         
33         pcb[i].ArrTime = i;
34         pcb[i].UsedTime = 0;
35         pcb[i].state = 'W';
36     }
37 }
38 
39 void panduan(int n)
40 {
41 
42         if(pcb[0].state!='F')    pcb[0].state='R';
43     
44 }
45 void sort(int n,int pTime)
46 {    
47     
48     PCB temp;
49     pcb[0].UsedTime +=pTime;
50     if(pcb[0].UsedTime>=pcb[0].NeedTime)
51     {
52         pcb[0].state='F';pcb[0].UsedTime=pcb[0].NeedTime;}
53     else
54         pcb[0].state='W';
55 
56     temp = pcb[0];
57 
58     if(pcb[n-1].state == 'F')  n=n-1;
59     for(int i=0;i<n;i++)
60     {
61         pcb[i]=pcb[i+1];
62     }
63     pcb[n-1]=temp;
64     
65 }
66 
67 
68 
69 void output(int n)
70 {
71     printf("\n程式名\t優先順序\t到達時間\t需要時間\t已用時間\t程式狀態\n");
72     for (int i=0;i<n;i++)    
73     {  
74         printf("%s\t%d\t%d\t\t%d\t\t%d\t\t%c\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].ArrTime,pcb[i].NeedTime,pcb[i].UsedTime,pcb[i].state); 
75     } 
76 }
77 void main()
78 {    int n;
79 
80     printf("請輸入程式個數:");
81     scanf("%d",&n);
82     input(n);
83 
84     int pTime;
85     printf("\n\n\n請輸入時間片:");
86     scanf("%d",&pTime);
87 
88     panduan(n);
89     output(n);
90     while(pcb[1].state!='F')
91     {    
92         sort(n,pTime);panduan(n);
93         output(n);
94     }
95     pcb[0].UsedTime=pcb[0].NeedTime;
96     pcb[0].state='F';
97     output(n);
98     
99 }

 

結果：

 

 

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