專業：商業軟體工程 班級：商軟2班 姓名：蔡彩虹 學號：201406114202
實驗二作業排程模擬程式
一、目的和要求
1. 實驗目的
（1）加深對作業排程演算法的理解；
（2）進行程式設計的訓練。
2．實驗要求
用高階語言編寫一個或多個作業排程的模擬程式。
單道批處理系統的作業排程程式。作業一投入執行，它就佔有計算機的一切資源直到作業完成為止，因此排程作業時不必考慮它所需要的資源是否得到滿足，它所執行的時間等因素。
作業排程演算法：
1) 採用先來先服務（FCFS）排程演算法，即按作業到達的先後次序進行排程。總是首先排程在系統中等待時間最長的作業。
2) 短作業優先 (SJF) 排程演算法，優先排程要求執行時間最短的作業。
3) 響應比高者優先(HRRN)排程演算法，為每個作業設定一個優先權(響應比)，排程之前先計算各作業的優先權，優先數高者優先排程。RP (響應比)＝ 作業週轉時間 / 作業執行時間=1+作業等待時間/作業執行時間
每個作業由一個作業控制塊JCB表示，JCB可以包含以下資訊：作業名、提交（到達）時間、所需的執行時間、所需的資源、作業狀態、鏈指標等等。
作業的狀態可以是等待W（Wait）、執行R（Run）和完成F（Finish）三種之一。每個作業的最初狀態都是等待W。
一、 模擬資料的生成
1． 允許使用者指定作業的個數（2-24），預設值為5。
2． 允許使用者選擇輸入每個作業的到達時間和所需執行時間。
3． （**）從檔案中讀入以上資料。
4． （**）也允許使用者選擇通過偽隨機數指定每個作業的到達時間（0-30）和所需執行時間（1-8）。
二、 模擬程式的功能
1． 按照模擬資料的到達時間和所需執行時間，執行FCFS, SJF和HRRN排程演算法，程式計算各作業的開始執行時間，各作業的完成時間，週轉時間和帶權週轉時間（週轉係數）。
2． 動態演示每排程一次，更新現在系統時刻，處於執行狀態和等待各作業的相應資訊（作業名、到達時間、所需的執行時間等）對於HRRN演算法，能在每次排程時顯示各作業的響應比R情況。
3． （**）允許使用者在模擬過程中提交新作業。
4． （**）編寫並排程一個多道程式系統的作業排程模擬程式。 只要求作業排程演算法：採用基於先來先服務的排程演算法。 對於多道程式系統，要假定系統中具有的各種資源及數量、排程作業時必須考慮到每個作業的資源要求。
三、 模擬資料結果分析
1． 對同一個模擬資料各演算法的平均週轉時間，週轉係數比較。
2． （**）用曲線圖或柱形圖表示出以上資料，分析演算法的優點和缺點。
四、 實驗準備
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序號 |
準備內容 |
完成情況 |
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1 |
什麼是作業？ |
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2 |
一個作業具備什麼資訊？ |
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為了方便模擬排程過程，作業使用什麼方式的資料結構存放和表示？JCB |
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作業系統中，常用的作業排程演算法有哪些？ |
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如何程式設計實現作業排程演算法？ |
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6 |
模擬程式的輸入如何設計更方便、結果輸出如何呈現更好？ |
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五、 其他要求
1． 完成報告書，內容完整，規格規範。
2． 實驗須檢查，回答實驗相關問題。
注：帶**號的條目表示選做內容。
二、實驗內容
根據指定的實驗課題，完成設計、編碼和除錯工作，完成實驗報告。
三、實驗環境
可以採用TC，也可以選用Windows下的利用各種控制元件較為方便的VB，VC等視覺化環境。也可以自主選擇其他實驗環境。
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<conio.h> #include<iostream.h> #include<time.h> #define Maxjob 24 #define recsfnum 5 int recordjobnum; struct jcb { char jobname[10];//作業名稱 char status; //狀態：開始s，等待d，就緒j float arrtime;//到達時間 float reqtime;//要求服務時間 float starttime;//開始時間 float finishtime;//完成時間 float TAtime;//週轉時間 float TAWtime;//帶權週轉時間 float ATAWtime;//平均帶權週轉時間 float ATAtime;//平均作業週轉時間 float hrrf;//最高響應比 }job[Maxjob],tim[recsfnum]; float systime=0; int recordATA=0;//記錄平均週轉時間的個數 int intarr,intfin,intjob;//到達作業個數，完成作業個數，未到達作業個數 void menu() { printf("\t\t|-----------------------------------|\n"); printf("\t\t| 歡迎進入作業排程 |\n"); printf("\t\t|-----------------------------------|\n"); printf("\t\t| 1:輸入資料 |\n"); printf("\t\t| 2:插入資料 |\n"); printf("\t\t| 3:刪除資料 |\n"); printf("\t\t| 4:選擇演算法 |\n"); printf("\t\t| 0:結束 |\n"); printf("\t\t|-----------------------------------|\n"); printf("請輸入你要選擇的功能(0~4):"); } void sort()//排序 { int i,j; float arrtemp,reqtemp; char nametemp[10]; for(i=0;i<recordjobnum;i++) { for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) { if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) { arrtemp=job[i].arrtime; reqtemp=job[i].reqtime; strcpy(nametemp,job[i].jobname); job[i].arrtime=job[j].arrtime; job[i].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); job[j].arrtime=arrtemp; job[j].reqtime=reqtemp; strcpy(job[j].jobname,nametemp); } } } } void HandworkInputData()//手工輸入資料 { int i; printf("請輸入作業的個數:"); scanf("%d",&recordjobnum); for(i=0;i<recordjobnum;i++) { printf("\n第%d個作業:\n",i+1); printf("作業名:"); scanf("%s",job[i].jobname); printf("到達時間:"); scanf("%f",&job[i].arrtime); printf("CPU執行時間:"); scanf("%f",&job[i].reqtime); } printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); printf("\n"); } void Pseudo_random_number()//偽隨機數輸入 { int i; srand((unsigned)time(0)); //引數seed是rand()的種子，用來初始化rand()的起始值。 //輸入作業數 recordjobnum=rand()%23+5; for(i=0; i<recordjobnum; i++) { itoa(i+1,job[i].jobname,10); //作業到達時間 job[i].arrtime=(float)(rand()%29+1);//把得到的結果強制轉換為float //作業執行時間 job[i].reqtime=(float)(rand()%7+1); } printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0; i<recordjobnum; i++) { printf("\n%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); } printf("\n"); } void FileInputtData()//檔案讀取 { int i=0; FILE *fp; //定義檔案指標 fp=fopen("save.txt","r"); //開啟檔案 if(fp==NULL) { printf("File open error !\n"); exit(0); } printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); while(!feof(fp)) { fscanf(fp,"%s%f%f",job[i].jobname,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime); //fscanf()函式將資料讀入 printf("\n%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //輸出到螢幕 i++; } printf("\n"); if(fclose(fp)) //關閉檔案 { printf("Can not close the file !\n"); exit(0); } recordjobnum=i; } void InputData()//輸入資料 { int n; while(1) { printf("\t\t*********************************\n"); printf("\t\t1.呼叫文字寫入資料\n"); printf("\t\t2.呼叫偽隨機數輸入資料\n"); printf("\t\t3.呼叫自己輸入模擬資料\n"); printf("\t\t0.退出輸入程式\n"); printf("\t\t**********************************\n"); printf("請選擇輸入方式:"); scanf("%d",&n); if(n==0) break; switch(n) { case 1: FileInputtData();break; case 2:Pseudo_random_number(); break; case 3: HandworkInputData();break; case 0: n=0;break; } } } void InsertData()//插入資料 { char name[10]; float arrivetime; float requtime; int i,j; printf("請輸入要插入的資料:\n"); printf("作業名:"); scanf("%s",name); printf("到達時間:"); scanf("%f",&arrivetime); printf("CPU執行時間:"); scanf("%f",&requtime); sort();//排序 for(i=0;i<=recordjobnum;i++) { //把資料插入第一個的時候 if((i<recordjobnum)&&(arrivetime<=job[i].arrtime)) { for(j=recordjobnum-1;j>=i;j--) { job[j+1].arrtime=job[j].arrtime; job[j+1].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[j+1].jobname,job[j].jobname); } job[i].arrtime=arrivetime; job[i].reqtime=requtime; strcpy(job[i].jobname,name); break; } //把資料插入中間的時候 else if((i<recordjobnum)&&(arrivetime>=job[i].arrtime)&&(arrivetime<=job[i+1].arrtime)) { for(j=recordjobnum-1;j>=i+1;j--) { //找到位置後，先把此位置以後的資料都往後移 job[j+1].arrtime=job[j].arrtime; job[j+1].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[j+1].jobname,job[j].jobname); } //把資料插入到此位置 job[i+1].arrtime=arrivetime; job[i+1].reqtime=requtime; strcpy(job[i+1].jobname,name); break; } //插入到最後面 if((i=recordjobnum)&&(arrivetime>=job[recordjobnum-1].arrtime)) { job[i].arrtime=arrivetime; job[i].reqtime=requtime; strcpy(job[i].jobname,name); } } recordjobnum=recordjobnum+1;//插入一個資料時，陣列的容量加1 printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); printf("\n"); } void DeleteData()//刪除資料 { char name[10]; int i,j; printf("請輸入要刪除的作業名:"); scanf("%s",name); for(i=0;i<recordjobnum;i++) { if(strcmp(job[i].jobname,name)==0) { for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) { //找到要刪除的資料以後，把此位置後面的資料往前移，後面的資料就會把該位置給覆蓋，達到刪除的效果 job[j-1].arrtime=job[j].arrtime; job[j-1].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[j-1].jobname,job[j].jobname); } } } recordjobnum=recordjobnum-1;//刪除資料後，陣列容量減1 printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%3s%12.2f%15.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); } void SJF()//最短作業優先演算法SJF { int i,j; float sum=0,sum1=0; float arrtemp,reqtemp; char nametemp[10]; for(i=0;i<recordjobnum;i++) { //先找到到達系統時間為0的資料，把它放在第一位，因為系統會第一時間執行這個作業 if(job[i].arrtime==0) { arrtemp=job[0].arrtime; reqtemp=job[0].reqtime; strcpy(nametemp,job[0].jobname); job[0].arrtime=job[i].arrtime; job[0].reqtime=job[i].reqtime; strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname); job[i].arrtime=arrtemp; job[i].reqtime=reqtemp; strcpy(job[i].jobname,nametemp); } } printf("**********最短作業優先演算法SJF*************\n"); //從第二位開始根據系統執行時間的長短進行排序，此排序為升序 for(i=1;i<recordjobnum;i++) { for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) { if(job[i].reqtime>job[j].reqtime) { arrtemp=job[i].arrtime; reqtemp=job[i].reqtime; strcpy(nametemp,job[i].jobname); job[i].arrtime=job[j].arrtime; job[i].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); job[j].arrtime=arrtemp; job[j].reqtime=reqtemp; strcpy(job[j].jobname,nametemp); } } } printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //計算作業到達系統的時間，作業週轉時間，帶權作業週轉時間 for(i=0;i<recordjobnum;i++) { job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; systime=job[i].finishtime; job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; } printf("\n作業名 作業到達時間 作業完成時間 執行時間 作業週轉時間 帶權作業週轉時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f\n",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); for(i=0;i<recordjobnum;i++) { sum=sum+job[i].TAtime;//計算作業週轉時間的總和 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//計算作業帶權週轉時間的總和 } tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均週轉時間 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均帶權週轉時間 printf("\n平均週轉時間是:%f\n",tim[recordATA].ATAtime); printf("平均帶權週轉時間是:%f\n",tim[recordATA].ATAWtime); recordATA=recordATA+1; systime=0; } void FCFS()//先來先服務FCFS { int i,j; float arrtemp,reqtemp; float sum=0,sum1=0; char nametemp[10]; //先找到到達系統時間為0的資料，把它放在第一位，因為系統會第一時間執行這個作業 for(i=0;i<recordjobnum;i++) { if(job[i].arrtime==0) { arrtemp=job[0].arrtime; reqtemp=job[0].reqtime; strcpy(nametemp,job[0].jobname); job[0].arrtime=job[i].arrtime; job[0].reqtime=job[i].reqtime; strcpy(job[0].jobname,job[i].jobname); job[i].arrtime=arrtemp; job[i].reqtime=reqtemp; strcpy(job[i].jobname,nametemp); } } printf("**********先來先服務演算法FCFS***************\n"); //從第二位開始根據系統執行時間的長短進行排序，此排序為升序 for(i=1;i<recordjobnum;i++) { for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) { if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) { arrtemp=job[i].arrtime; reqtemp=job[i].reqtime; strcpy(nametemp,job[i].jobname); job[i].arrtime=job[j].arrtime; job[i].reqtime=job[j].reqtime; strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); job[j].arrtime=arrtemp; job[j].reqtime=reqtemp; strcpy(job[j].jobname,nametemp); } } } printf("\n 作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%3s%12.2f%18.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //計算作業到達系統的時間，作業週轉時間，帶權作業週轉時間 for(i=0;i<recordjobnum;i++) { job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; systime=job[i].finishtime; job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; } printf("\n作業名 作業到達時間 作業完成時間 執行時間 作業週轉時間 帶權作業週轉時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f\n",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); for(i=0;i<recordjobnum;i++) { sum=sum+job[i].TAtime;//計算作業週轉時間的總和 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//計算作業帶權週轉時間的總和 } tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均週轉時間 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均帶權週轉時間 printf("\n平均週轉時間是=%.2f\n",tim[recordATA].ATAtime); printf("平均帶權週轉時間是=%.2f\n",tim[recordATA].ATAWtime); recordATA=recordATA+1; systime=0; } void HRRF()//最高響應比HRRF { int i,j; float arrtemp,reqtemp,hrrftemp; float sum=0,sum1=0; char nametemp[10]; sort();//根據到達系統時間進行排序 printf("\n作業名 作業到達時間 作業執行所需要時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("\n%4s%12.2f%12.2f",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].reqtime); //計算作業的最高響應比 for(i=1;i<recordjobnum;i++) { printf("\n作業名 最高響應比\n"); for(j=i;j<recordjobnum;j++) { job[j].hrrf=1+(job[j-1].reqtime-job[j].arrtime+job[j-1].arrtime)/job[j].reqtime; printf("%4s%12.2f\n",job[j].jobname,job[j].hrrf); } } //根據最高響應比進行降序處理 for(i=1;i<recordjobnum;i++) { for(j=i+1;j<recordjobnum;j++) { if(job[i].hrrf<job[j].hrrf) { arrtemp=job[i].arrtime; reqtemp=job[i].reqtime; strcpy(nametemp,job[i].jobname); hrrftemp=job[i].hrrf; job[i].arrtime=job[j].arrtime; job[i].reqtime=job[j].reqtime; job[i].hrrf=job[j].hrrf; strcpy(job[i].jobname,job[j].jobname); job[j].arrtime=arrtemp; job[j].reqtime=reqtemp; job[j].hrrf=hrrftemp; strcpy(job[j].jobname,nametemp); } } } //計算作業到達系統的時間，作業週轉時間，帶權作業週轉時間 for(i=0;i<recordjobnum;i++) { job[i].finishtime=systime+job[i].reqtime; systime=job[i].finishtime; job[i].TAtime=job[i].finishtime-job[i].arrtime; job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime; } printf("\n作業名 作業到達時間 作業完成時間 執行時間 作業週轉時間 帶權作業週轉時間\n"); for(i=0;i<recordjobnum;i++) printf("%4s%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f%12.2f\n",job[i].jobname,job[i].arrtime,job[i].finishtime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime); for(i=0;i<recordjobnum;i++) { sum=sum+job[i].TAtime;//計算作業週轉時間的總和 sum1=sum1+job[i].TAWtime;//計算作業帶權週轉時間的總和 } tim[recordATA].ATAtime=sum/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均週轉時間 tim[recordATA].ATAWtime=sum1/recordjobnum;//計算該演算法所需的平均帶權週轉時間 printf("\n平均週轉時間是=%.2f\n",tim[recordATA].ATAtime); printf("平均帶權週轉時間是=%.2f\n",tim[recordATA].ATAWtime); recordATA=recordATA+1; systime=0; } void arithmeticmenu()//演算法選單 { printf("\n\n\t\t***************************\n"); printf("\t\t\t1、FCFS演算法排程\n"); printf("\t\t\t2、SJF演算法排程\n"); printf("\t\t\t3、HRRF演算法排程\n"); printf("\t\t\t4、排程系統清屏\n"); printf("\t\t\t0、退出演算法排程\n"); printf("\t\t***************************\n"); printf("\n\n請選擇選單項；"); } void choosearithmetic()//選擇演算法 { int n; while(1) { if(n==0) break; arithmeticmenu(); scanf("%d",&n); switch(n) { case 1: FCFS();break; case 2: SJF();break; case 3: HRRF();break; case 4: system("cls");break; case 0: n=0;break; } } } main() { int n; while(1) { menu(); scanf("%d",&n); if(n==0) break; switch(n) { case 1: InputData();break; case 2: InsertData();break; case 3: DeleteData();break; case 4: choosearithmetic();break; case 0: n=0;break; } getch(); } }
完成了使用讀文字的形式讀入資料，和隨機產生數的方式讀入資料，和呼叫自己輸入模擬資料的方法，這三者都實現了，還有就是也實現了三種排程演算法，不過在實現過程中，也遇到了一些的困難，然後通過不斷的理解跟找資料，然後才慢慢的去解決，但是還不是很完善，會繼續改進