操作系統(tǒng)課程設計

1、 衡陽師范學院工科課程設計 -操作系統(tǒng)課程設計報告 題 目： 優(yōu)先數(shù)調度算法的實現(xiàn) 學 號： 14450139 姓 名： 魯向陽 班 級： 14級物聯(lián)網班 指導教師： 陳瓊老師 日 期： 2016年 12月 25 目錄1.概述21.1設計目的21.2運行環(huán)境31.3任務分配32.需求分析42.2題目內容42.2設計思想說明42.3數(shù)據(jù)結構設計63.算法的設計73.1頭文件聲明73.2定義各種變量73.3相關函數(shù)的定義73.4程序運行流程圖103.5方案設計流程圖113.6進程控制塊PCB結構123.7進程控制塊鏈結構124.實例135.總結146.附錄16參考文獻241.概述1.1設

2、計目的 在操作系統(tǒng)中調度算法的實質是一種資源的分配，因而調度算法是指“根據(jù)系統(tǒng)資源分配策略所規(guī)定的資源分配算法”。對于不同的操作系統(tǒng)和系統(tǒng)目標，通常采用不同的調度算法。為了照顧緊迫作業(yè)，使之在進入系統(tǒng)后便獲得優(yōu)先處理，引入了最高優(yōu)先權調度算法。作為進程調度算法時，該算法是把處理機分配給就緒隊列優(yōu)先權最高的進程。這可以分為搶占式優(yōu)先權算法和非搶占式優(yōu)先權算法。對于最高優(yōu)先權調度算法，其關鍵在于：它是使用靜態(tài)優(yōu)先權還是動態(tài)優(yōu)先權，以及如何確定進程的優(yōu)先權。動態(tài)優(yōu)先權擁有其特有的靈活優(yōu)點，同時，若所有的進程都具有相同的優(yōu)先權初值，則顯然是最先進入就緒隊列的進程，將因其動態(tài)優(yōu)先權變得高而優(yōu)先獲得處理機

3、，此即FCFS算法。若所有的就緒進程具有各不相同優(yōu)先權初值，那么，對于優(yōu)先權初值低的進程，在等待了足夠長的時間后，其優(yōu)先權便可能升為最高，從而獲得處理機。當采用搶占式優(yōu)先權調度算法時，如果規(guī)定當前進程的優(yōu)先權以一定速率下降，則可防止一個長作業(yè)長期壟斷處理機。1.2運行環(huán)境硬件機器：pc計算機語言：C+（使用自己學習的）編譯環(huán)境：visual studio 20101.3任務分配 1）理解掌握進程調度實現(xiàn)所涉及到的主要問題：如何組織進程、如何實現(xiàn)處理機調度。進程控制塊的作用和結構，進程控制塊的鏈表組織。進程調度程序包含從進程就緒隊列選擇并摘取進程、給該進程分配處理機。2）設計進程控制塊相關數(shù)據(jù)結

4、構，進程狀態(tài)躍遷的相關模擬；3）實現(xiàn)優(yōu)先調度算法模擬程序設計、編碼及調試。2.需求分析2.2題目內容編寫程序，采用優(yōu)先權調度算法實現(xiàn)單處理機系統(tǒng)對進程的調度過程。2.2設計思想說明模擬動態(tài)優(yōu)先權算法，在主函數(shù)中選擇采用搶占式進程調度算法，再調用優(yōu)先調度算法完成模擬。1.設定系統(tǒng)中有五個進程，每一個進程用一個進程控制塊（PCB）表示，隊列的每一個結點都是一種結構體，結構體名稱定義為進程模塊。2.進程控制塊包含如下信息：進程編號、需要運行時間、已用CPU時間等等。3.在每次運行設計的處理調度程序之前，由終端輸入五個進程的“進入就緒隊列時間”和“要求運行時間”。4.進程的進入就緒隊列時間及需要的運行

5、時間人為地指定.進程的運行時間以時間片為單位進行計算。5.將五個進程按給定進程的時間片從小到大連成就緒隊列，當?shù)谝粋€進程進去的時候，它就執(zhí)行當前進程，在執(zhí)行的過程中，可能有另一個進程進入，進入之后，當前的進程就會進行更新，更新它所有的信息，就把它放入運行隊列，使當前運行的剩余時間為零，為零之后就把當前的資源釋放掉，這時候就從就緒隊列里面取出進程的隊頭，作為當前運行的進程。尋找的過程中，采用的是隊列的遍歷，每遍歷一個進程的時候，就對當前進程的剩余時間進行更新并記錄這個隊頭。6.處理機調度總是選隊列首進程運行。進程每運行一次剩余時間減“1”，同時將已運行時間加“1”。7.進程運行一次后，若要求運行

6、時間不等于已運行時間，則再將它加入就緒隊列；否則將其狀態(tài)置為“結束”,且退出就緒隊列。8.“就緒”狀態(tài)的進程隊列不為空，則重復上面6，7步驟，直到所有進程都成為“結束”狀態(tài)。9.在設計的程序中有輸入語句，輸入5個進程的“進入就緒隊列時間”和“要求運行時間”，也有顯示或打印語句，能顯示或打印進程的平均等待時間和平均周轉時間。10.最后，為五個進程任意確定一組“進入就緒隊列時間”和“要求運行時間”，運行并調試所設計的程序，顯示或打印出逐次被選中進程的進程序號。2.3數(shù)據(jù)結構設計設定系統(tǒng)中有五個進程，每一個進程用一個進程控制塊（PCB）表示，隊列的每一個結點都是一種結構體，結構體名稱定義為進程模塊。

7、建立好進程控制模塊之后，進程就已按時間片從小到大的順序排成了就緒隊列。typedef struct nodechar name10; /進程標志符int prio; /進程優(yōu)先數(shù)int cputime; /進程占用cpu時間int needtime; /進程到完成還要的時間char state; /進程的狀態(tài)struct node *next; /鏈指針PCB;3.算法的設計3.1頭文件聲明#include<stdio.h>/*標準io庫*/#include<stdlib.h>/*該文件包含了C語言標準庫函數(shù)的定義*/#include<string.h>/*

8、一種常用的編譯預處理指令，在使用到字符數(shù)組時需要使用*/3.2定義各種變量char name10; /進程標志符int prio; /進程優(yōu)先數(shù)int cputime; /進程占用cpu時間int needtime; /進程到完成還要的時間char state; /進程的狀態(tài)struct node *next; /鏈指針3.3相關函數(shù)的定義/優(yōu)先數(shù)的算法插入算法void insert1(PCB *q)PCB *p1,*s,*r;int b;s=q; /待插入的PCB指針p1=ready; /就緒隊列頭指針r=p1; /r做p1的前驅指針b=1;while(p1!=NULL)&&

9、b) /根據(jù)優(yōu)先數(shù)確定插入位置if(p1->prio>=s->prio)r=p1;p1=p1->next;elseb=0;if(r!=p1) /如果條件成立說明插入在r與p1之間r->next=s;s->next=p1;elses->next=p1; /否則插入在就緒隊列的頭ready=s;/優(yōu)先數(shù)調度算法void priority(char alg)while(run!=NULL) /當運行隊列不空時，有進程正在運行run->cputime=run->cputime+1;run->needtime=run->needtime-

10、1;run->prio=run->prio-3; /每運行一次優(yōu)先數(shù)降低3個單位if(run->needtime=0) /如所需時間為0將其插入完成隊列run->next=finish;finish=run;run->state='F' /置狀態(tài)為完成態(tài)run=NULL; /運行隊列頭指針為空if(ready!=NULL) /如就緒隊列不空firstin(); /將就緒隊列的第一個進程投入運行else /沒有運行完同時優(yōu)先數(shù)不是最大，則將其變?yōu)?就緒態(tài)插入到就緒隊列if(ready!=NULL)&&(run->prio<

11、ready->prio)run->state='W'insert1(run);firstin(); /將就緒隊列的第一個進程投入運行prt(alg); /輸出進程PCB信息3.4程序運行流程圖圖3-13.5方案設計流程圖4圖3-23.6進程控制塊PCB結構進程ID鏈指針優(yōu)先數(shù)占用CPU時間片數(shù)進程所需時間片數(shù)進程狀態(tài)圖3-33.7進程控制塊鏈結構圖3-44.實例圖4-1圖4-25.總結這次的程序軟件基本上運行成功，這次數(shù)據(jù)結構課程設計讓我感觸很深，使我了解到的學習不應該只局限于課本，因為課本上只是很有限的一部分，所涉及的面也是狹窄的。但是怎樣在有限的范圍內學習到無限

12、的知識呢？那就要懂得自學，懂得充分利用身邊的資源。應該說，在這次的課程設計中學到了很多知識，這并不僅僅包括書本上的知識，更重要的是學會了如何去和別人交流，怎樣用語言去實現(xiàn)自己的想法，在這個過程中使我懂得了勤學好問的重要性。雖然在我的程序中有一部分是從網上搜索得來的，但我竭力將所獲得的信息變成自己的資源。在我動手上機操作的同時，我在了解和看懂的基礎上有所改變和創(chuàng)新，但是在我的程序軟件中還有部分的不足，需要加以更新。同時，通過這次課程設計，意識到了自己動手實踐的弱勢，特別是在編程方面，于是我知道了計算機的實踐操作是很重要的，只有通過上機編程才能充分的了解自己的不足。相信通過這次的課程設計，更讓我深

13、刻意識到學習中的弱點，同時也找到了克服這些弱點的方法，這也是一筆很大的資源。在以后的時間中，我應該利用更多的時間去上機實驗，多編寫程序，相信不久后我的編程能力都會有很大的提高。經過這次課程設計，通過對程序的編制，調試和運行，使我熟悉了各種調用的數(shù)據(jù)類型，在調試和運行過程中使我更加的了解和熟悉程序運行的環(huán)境，提高了我對程序調試分析的能力和對錯誤的糾正能力。這次操作系統(tǒng)的程序設計，對于我來說是一個挑戰(zhàn)。我對操作系統(tǒng)的學習在程序的設計中也有所體現(xiàn)。課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程。6.附錄#inclu

14、de<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>typedef struct nodechar name10; /進程標志符int prio; /進程優(yōu)先數(shù)int cputime; /進程占用cpu時間int needtime; /進程到完成還要的時間char state; /進程的狀態(tài)struct node *next; /鏈指針PCB;PCB *finish,*ready,*tail,*run; /隊列指針int N; /進程數(shù)/將就緒隊列的第一個進程投入運行void firstin()run=ready;

15、/就緒隊列頭指針賦值給運行頭指針run->state='R' /進程狀態(tài)變?yōu)檫\行態(tài)ready=ready->next; /就緒列頭指針后移到下一進程/標題輸出函數(shù)void prt1(char a)printf("進程號 cpu時間 所需時間 優(yōu)先數(shù) 狀態(tài)n");/進程PCB輸出void prt2(char a,PCB *q) /優(yōu)先數(shù)算法輸出printf(" % -10s% -10d% -10d% -10d %cn",q->name,q->cputime,q->needtime,q->prio,q-&g

16、t;state);/輸出函數(shù)void prt(char algo)PCB *p;prt1(algo); /輸出標題if(run!=NULL) /如果運行標題指針不空prt2(algo,run); /輸出當前正在運行的PCBp=ready; /輸出就緒隊列PCBwhile(p!=NULL)prt2(algo,p);p=p->next;p=finish; /輸出完成隊列的PCBwhile(p!=NULL)prt2(algo,p);p=p->next;getchar(); /按任意鍵繼續(xù)/優(yōu)先數(shù)的算法插入算法void insert1(PCB *q)PCB *p1,*s,*r;int b;

17、s=q; /待插入的PCB指針p1=ready; /就緒隊列頭指針r=p1; /r做p1的前驅指針b=1;while(p1!=NULL)&&b) /根據(jù)優(yōu)先數(shù)確定插入位置if(p1->prio>=s->prio)r=p1;p1=p1->next;elseb=0;if(r!=p1) /如果條件成立說明插入在r與p1之間r->next=s;s->next=p1;elses->next=p1; /否則插入在就緒隊列的頭ready=s;/優(yōu)先數(shù)創(chuàng)建初始PCB信息void create1(char alg)PCB *p;int i,time;ch

18、ar na10;ready=NULL; /就緒隊列頭文件finish=NULL; /完成隊列頭文件run=NULL; /運行隊列頭文件printf("輸入進程號和運行時間：n"); /輸入進程標志和所需時間創(chuàng)建PCBfor(i=1;i<=N;i+)p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB);scanf("%s",na);scanf("%d",&time);strcpy(p->name,na);p->cputime=0;p->needtime=time;p->state='w&#

19、39;p->prio=50-time;if(ready!=NULL) /就緒隊列不空，調用插入函數(shù)插入insert1(p);elsep->next=ready; /創(chuàng)建就緒隊列的第一個PCBready=p;/clrscr();printf(" 優(yōu)先數(shù)算法輸出信息：n");printf("*n");prt(alg); /輸出進程PCB信息run=ready; /將就緒隊列的第一個進程投入運行ready=ready->next;run->state='R'/優(yōu)先數(shù)調度算法void priority(char alg)while(run!=NULL) /當運行隊列不空時，有進程正在運行run->cputime=run->cputime+1;run->needtime=run->needtime-1;run->prio=run->prio-3; /每運行一次優(yōu)先數(shù)降低3個單位if(run->needtime=0) /如所需時間為0將其插入完成隊列run->next=finish;finish=run;run->st