实验一 进程调度实验
专业：XXXXX
学号：XXXXX
姓名：XXX
实验日期：20XX年XX月XX日
一、实验目的
通过对进程调度算法的模拟加深对进程概念和进程调度算法的理解。
二、实验要求
编写程序实现对5个进程的调度模拟，要求至少采用两种不同的调度算法分别进行模拟调度。
三、实验方法内容
1. 算法设计思路
将每个进程抽象成一个控制块PCB， PCB用一个结构体描述。
构建一个进程调度类。将进程调度的各种算法分装在一个类中。类中存在三个容器，一个保存正在或未进入就绪队列的进程，一个保存就绪的进程，另一个保存已完成的进程。还有一个PCB实例。主要保存正在运行的进程。类中其他方法都是围绕这三个容器可以这个运行中的PCB展开。
主要用到的技术是STL中的vector以维护和保存进程容器、就绪容器、完成容器。
当程序启动时，用户可以选择不同的调度算法。然后用户从控制台输入各个进程的信息，这些信息保存到进程容器中。进程信息输入完毕后，就开始了进程调度，每调度一次判断就绪队列是否为空，若为空则系统时间加一个时间片。判断进程容器中是否有新的进程可以加入就绪队列。
2. 算法流程图
主程序的框架：
进程调度过程：
3. 算法中用到的数据结构
struct fcfs{ //先来先服务算法从这里开始
char name[10];
float arrivetime;
float servicetime;
float starttime;
float finishtime;
float zztime;
float dqzztime;
}; //定义一个结构体，里面包含的有一个进程相关的信息
4. 主要的常量变量
vector<PCB>m_ProcessQueue;//进程输入队列
vector<PCB>m_WaitQueue;//进程就绪队列
vector<PCB>m_FinishQueue;//完成队列
vector<PCB>::iterator m_iter;//迭代器
PCB m_runProcess;//运行中的进程
int m_ProcessCount;//进程数
float m_RunTime;//运行时间
int m_tagIsRun;//是否在运行标志。表示正在运行，表示没有
float m_TimeSlice;//时间片大小
int m_TimeSliceCount;//指时间片轮转中一次分到的时间片个数
char m_SchedulerAlgorithm;//调度算法
5. 主要模块
void PCBInput();//输入进程信息
void PCBSort();//对进程控制块按照优先级排序(采用冒泡排序)
void ProcessSelect();//若当前就绪队列不为空则根据选择的调度算法开始调度。否则，系统时间加.以等待新的进程到来
void PCBDisplay();//打印当前状况下。就绪队列、完成队列、运行中的进程信息
void ProcessRun();//进程运行一次。运行时间加个时间片。并判断进程是否达到完成条件。若是则ProcessStatus='f'.否则为'w';
void ProcessQueueProcess();//查看当前时间下，有无进程加入。若有则把该进程调入就绪队列
void ProcessDispatch();//进程分派，进程执行完成后决定进程该进入哪个队列(就绪、完成)
void TimePast(){ m_RunTime +=m_TimeSlice; ProcessQueueProcess();}//当前系统时间加个时间片，并检查是否有新的进程加入
void SchedulerStatistics();//调度统计，计算周转时间等
void FCFS();//先来先服务
void SJF();//最短进程优先调度
void RR();//简单时间片轮转
void PD();//最高优先数优先
四、实验代码
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include<iomanip>
using namespace std;
struct fcfs{ //先来先服务算法从这里开始
char name[10];
float arrivetime;
float servicetime;
float starttime;
float finishtime;
float zztime;
float dqzztime;
}; //定义一个结构体，里面包含的有一个进程相关的信息
fcfs a[100];
void input(fcfs *p,int N)
{
int i;
cout<<endl;
printf(" 请您输入进程的 名字 到达时间 服务时间: (例如: a 0 100)\n\n");
for(i=0;i<=N-1;i++)
{
printf(" 请您输入进程%d的信息:\t",i+1);
scanf("\t\t\t%s%f%f",&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetime);
}
}
void Print(fcfs *p,float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,float zztime,float dqzztime,int N)
{
int k;
printf("\n\n调用先来先服务算法以后进程运行的顺序是: ");
printf("%s",p[0].name);
for(k=1;k<N;k++)
{
printf("-->%s",p[k].name);
}
cout<<endl;
printf("\n 具体进程调度信息:\n");
printf("\t进程名 到达时间 服务时间 开始时间 结束时间 周转时间 带权周转时间\n");
for(k=0;k<=N-1;k++)
{
printf("\t%s\t%-.2f\t %-.2f\t %-.2f\t %-.2f\t %-.2f\t %-.2f\n",p[k].name,p[k].arrivetime,
p[k].servicetime,p[k].starttime,p[k].finishtime,p[k].zztime,p[k].dqzztime);
}
getchar(); //此处必须要有这个函数，否则就看不到显示器上面的输出，可以看到的结果只是一闪而过的一个框剪
}
void sort(fcfs *p,int N) //排序
{
for(int i=0;i<=N-1;i++)
for(int j=0;j<=i;j++)
if(p[i].arrivetime<p[j].arrivetime)
{
fcfs temp;
temp=p[i];
p[i]=p[j];
p[j]=temp;
}
}
void deal(fcfs *p, float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,float &zztime,float &dqzztime,int N) //运行阶段
{
int k;
for(k=0;k<=N-1;k++)
{
if(k==0)
{
p[k].starttime=p[k].arrivetime;
p[k].finishtime=p[k].arrivetime+p[k].servicetime;}
else
{
p[k].starttime=p[k-1].finishtime;
p[k].finishtime=p[k-1].finishtime+p[k].servicetime;}
}
for(k=0;k<=N-1;k++)
{
p[k].zztime=p[k].finishtime-p[k].arrivetime;
p[k].dqzztime=p[k].zztime/p[k].servicetime;
}
}
void FCFS(fcfs *p,int N)
{
float arrivetime=0,servicetime=0,starttime=0,finishtime=0,zztime=0,dqzztime=0;
sort(p,N);
deal(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,zztime,dqzztime,N);
Print(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,zztime,dqzztime,N);
getchar();
} //先来先服务算法到此结束
struct sjf{//最短进程优先调度算法从这里开始
char name[10];
float arrivetime; //到达时间
float servicetime; //运行时间
float starttime; //开始时间
float finishtime; //完成时间
};
sjf a1[100];
void input(sjf *p,int N1)//进程信息输入
{
int i;
cout<<endl;
printf(" 请您输入进程的 名字 到达时间 服务时间: (例如: a 0 100)\n");
for(i=0;i<=N1-1;i++)
{
printf(" 请您输入进程%d的信息:\t",i+1);
scanf("\t\t\t%s%f%f",&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetime);
}
}
void Print(sjf *p,float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,int N1)//最终结果输出
{
int k;
printf("\n\t调用最短进程优先调度算法以后进程的调度顺序为:");
printf("%s",p[0].name);
for(k=1;k<N1;k++)
{printf("-->%s",p[k].name);}
cout<<endl;
printf("\n给个进程具体调度信息如下:\n");
printf("\n\t进程名\t到达时间\t运行时间\t开始时间\t完成时间\n");
for(k=0;k<=N1-1;k++)
{
printf(" \t%s\t %-.2f\t\t %-.2f\t\t %-.2f\t\t %-.2f\t\n",p[k].name,p[k].arrivetime,
p[k].servicetime,p[k].starttime,p[k].finishtime);
}
getchar();
}
void sort(sjf *p,int N1)//排序
{
for(int i=0;i<=N1-1;i++)
for(int j=0;j<=i;j++)
if(p[i].arrivetime<p[j].arrivetime)
{
sjf temp;
temp=p[i];
p[i]=p[j];
p[j]=temp;
}
}
void deal(sjf *p, float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,int N1)//运行阶段
{ int k;
for(k=0;k<=N1-1;k++)
{
if(k==0)
{
p[k].starttime=p[k].arrivetime;
p[k].finishtime=p[k].arrivetime+float(p[k].servicetime)/60;}
else
{
p[k].starttime=p[k-1].finishtime;
p[k].finishtime=p[k-1].finishtime+float(p[k].servicetime)/60;}
}
}
void sjff(sjf *p,int N1)
{
float arrivetime=0,servicetime=0,starttime=0,finishtime=0;
sort(p,N1);
for(int m=0;m<N1-1;m++)
{if(m==0)
p[m].finishtime=p[m].arrivetime+float(p[m].servicetime)/60;
else
p[m].finishtime=p[m-1].finishtime+float(p[m].servicetime)/60;
int i=0;
for(int n=m+1;n<=N1-1;n++)
{
if(p[n].arrivetime<=p[m].finishtime)
i++;
}
float min=p[m+1].servicetime;
int next=m+1;
for(int k=m+1;k<m+i;k++)
{
if(p[k+1].servicetime<min)
{min=p[k+1].servicetime;
next=k+1;}
}
sjf temp;
temp=p[m+1];
p[m+1]=p[next];
p[next]=temp;
}
deal(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1);
Print(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1);
getchar();
}//最短进程优先调度算法到这里结束
char menu()//用来输出相关信息的函数
{
char cse1;
while(1)
{
system("cls");
fflush(stdin);
cout<<endl;
cout<<endl;
cout<<"\t"<<"|| <<<<<<<<<<<<欢<<<<<<<<<<< >>>>>>>>>>>>迎>>>>>>>>>>> ||"<<endl ;
cout<<"\t"<<"|| ||"<<endl ;
cout<<"\t"<<"||"<<"\t 实 验 一 进 程 调 度 算 法 实 验"<<"\t\t"<<"||"<<endl;
cout<<"\t"<<"|| ||"<<endl ;
cout<<"\t"<<"||"<<"\t\t 1.先来先服务调度算法 "<<"\t\t"<<"||"<<endl;
cout<<"\t"<<"|| ||"<<endl ;
cout<<"\t"<<"||"<<"\t\t 2.最短进程优先调度算法"<<"\t\t"<<"||"<<endl;
cout<<"\t"<<"|| ||"<<endl ;
cout<<"\t"<<"|| <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<您>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> ||"<<endl ;
cout<<endl;
cout<<endl;
cout<<"\t\t 请输入您的选择（1/2）：";
cse1=getchar();
if(cse1<'1'||cse1>'2')
cout<<"你的输入有错！"<<endl;
else
break;
}
}
int main(int argc, char *argv[])
{
while(1)
{
switch(menu())
{
case '1':
int N;
cout<<endl;
cout<<endl;
printf("\t\t<<---!!!@@@先来先服务调度算法@@@!!!--->>\n");
cout<<endl;
printf("输入进程数目:");
scanf("%d",&N);
input(a,N);
FCFS(a,N);
case '2':
int N1;
cout<<endl;
cout<<endl;
printf("\t\t<<---!!!@@@最短进程优先调度算法@@@!!!--->>\n");
cout<<endl;
printf("输入进程数目: ");
scanf("%d",&N1);
input(a1,N1);
sjf *b=a1;
sjf *c=a1;
sjff(b,N1);
getchar();
}
}
system("PAUSE");
return EXIT_SUCCESS;
}
五、实验结果
1. 执行结果
2. 结果分析
先来先服务调度算法就是根据进程达到的时间为依据，哪一个进程先来那么该进程就会先执行；最短进程优先调度算法则是以每个进程执行所需时间长短为依据，某一个进程执行所需花的时间要短些那么该进程就先执行。以上就是本次进程调度实验的依据。
六、实验总结
通过本次实验了解到算法很重要，又更加明白算法本身可以节约时间，而且不同的函数之间在调用的时候要注意很多的问题。