《操作系統(tǒng)》實驗報告

1、淮海工學(xué)院計算機(jī)工程學(xué)院實驗報告書課程名： 操作系統(tǒng)原理 題 目： 進(jìn)程調(diào)度 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 評語：成績： 指導(dǎo)教師： 批閱時間： 年 月 日一、實驗?zāi)康倪M(jìn)程是操作系統(tǒng)最重要的概念之一，進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)內(nèi)核的重要功能，本實驗要求用C語言編寫一個進(jìn)程調(diào)度模擬程序，使用優(yōu)先級或時間片輪轉(zhuǎn)法實現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度。本實驗可加深對進(jìn)程調(diào)度算法的理解。實驗環(huán)境Turbo C 2.0/3.0或VC+6.0實驗學(xué)時4學(xué)時，必做實驗。二、實驗內(nèi)容1、設(shè)計有5個進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的模擬調(diào)度程序，每個程序由一個PCB表示。2、模擬調(diào)度程序可任選兩種調(diào)度算法之一實現(xiàn)。3、程序執(zhí)行中應(yīng)能在屏幕上顯示出各進(jìn)程的狀態(tài)變化

2、，以便于觀察調(diào)度的整個過程。3、 實驗說明1、優(yōu)先級算法說明（1）PCB的結(jié)構(gòu)：IdSpanUsedNeedSatusNext優(yōu)先級算法中，設(shè)PCB的結(jié)構(gòu)如右圖所示，其中各數(shù)據(jù)項的含義如下：Id：進(jìn)程標(biāo)識符號，取值15。Prior：優(yōu)先級，隨機(jī)產(chǎn)生，范圍15。Used：目前已占用的CPU時間數(shù)，初值為0；當(dāng)該進(jìn)程被調(diào)用執(zhí)行時，每執(zhí)行一個時間片，Used加1。Need：進(jìn)程尚需的CPU時間數(shù)，初值表示該進(jìn)程需要運(yùn)行的總時間，取值范圍為510。并隨機(jī)產(chǎn)生，每運(yùn)行一個時間片need減1；need為0則進(jìn)程結(jié)束。Status：進(jìn)程狀態(tài)R（運(yùn)行），J（就緒），F(xiàn)（完成）；初始時都處于就緒狀態(tài)。Next：

3、指向就緒隊列中下一個進(jìn)程的PCB的指針。（2）初始狀態(tài)及就緒隊列組織：5個進(jìn)程初始都處于就緒狀態(tài)，進(jìn)程標(biāo)識15，used初值都為0。各進(jìn)程的優(yōu)先級隨機(jī)產(chǎn)生，范圍15。處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，用隊列加以組織，隊列按優(yōu)先級由高到低依次排列，隊首指針設(shè)為head，隊尾指針設(shè)為tail。（3）調(diào)度原則以及運(yùn)行時間的處理：正在執(zhí)行的進(jìn)程每執(zhí)行一個時間片，其優(yōu)先級減1（允許優(yōu)先級為負(fù)）。進(jìn)程調(diào)度將在以下情況發(fā)生：當(dāng)正在運(yùn)行的程序其優(yōu)先級小于就緒隊列隊首進(jìn)程的優(yōu)先級時。程序中進(jìn)程的運(yùn)行時間以邏輯時間片為單位。2、時間片輪轉(zhuǎn)算法說明（1）PCB的結(jié)構(gòu)（如下圖所示）：輪轉(zhuǎn)法中，設(shè)PCB的結(jié)構(gòu)如右圖所示，其中各數(shù)據(jù)項

4、的含義如下：IdSpanUsedNeedSatusNextId：進(jìn)程標(biāo)識符號，取值15。Span：在某一輪中，分配給先運(yùn)行進(jìn)程的時間片數(shù)，取值13。Used：現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程在本輪執(zhí)行過程已用的時間片數(shù)。Need：進(jìn)程尚需的CPU時間數(shù)，初值表示該進(jìn)程需要運(yùn)行的總時間，取值范圍510。并隨機(jī)產(chǎn)生，每運(yùn)行一個時間片need減1；need為0則進(jìn)程結(jié)束。Status：進(jìn)程狀態(tài)R（運(yùn)行），J（就緒），F(xiàn)（完成）；初始時所有進(jìn)程處于就緒狀態(tài)。Next：指向就緒隊列中下一個進(jìn)程的PCB的指針。（2）初始狀態(tài)及就緒隊列組織：Span、Used在每輪開始時賦初值，Used初值值為0，Span初值要求隨機(jī)產(chǎn)生。（3

5、）調(diào)度原則：當(dāng)一個進(jìn)程被調(diào)度程序執(zhí)行時，每經(jīng)過一個時間片，Need減1，Used加1，如果Need為0，表示該進(jìn)程結(jié)束，如果Need不為0，并且Used小于本輪Span值，則該進(jìn)程可繼續(xù)運(yùn)行，若Need不為0，且Used等于Span值，則該進(jìn)程本輪運(yùn)行時間已到，應(yīng)調(diào)度下一個隊首進(jìn)程運(yùn)行。4、 實驗步驟1、 理解本實驗中關(guān)于兩種調(diào)度算法的說明。2、 根據(jù)調(diào)度算法的說明，畫出相應(yīng)的程序流程圖。3、 按照程序流程圖，用C語言編程并實現(xiàn)。五、分析與思考1、 邏輯時間片該如何實現(xiàn)？系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按先來先服務(wù)算法的原則，排成一個隊列，每次調(diào)度時，系統(tǒng)把處理機(jī)分配給隊列首進(jìn)程，并讓其執(zhí)行一個時間片。當(dāng)

6、執(zhí)行的時間片用完時，由一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序根據(jù)這個請求停止該進(jìn)程的運(yùn)行，將它送到就緒隊列的末尾，再把處理機(jī)分給就緒隊列中新的隊首進(jìn)程，同時讓它也執(zhí)行一個時間片。2、 如果不使用指針操作，是否也可以使用數(shù)組實現(xiàn)進(jìn)程就緒隊列的組織？可以。六、測試數(shù)據(jù)與實驗結(jié)果采用先來先服務(wù)調(diào)度算法的進(jìn)程調(diào)度流程圖如圖（1）圖（1）采用先來先服務(wù)調(diào)度算法的進(jìn)程調(diào)度流程圖采用高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法的進(jìn)程調(diào)度流程圖如圖（2）圖（2）采用高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法的進(jìn)程調(diào)度流程圖先來先服務(wù)測試數(shù)據(jù)與結(jié)果1.初始化隊列如圖（3）圖（3）初始化隊列2.輸入所有進(jìn)程后的進(jìn)程信息如下如圖（4）圖（4）進(jìn)程信息3. 按除i

7、鍵以外的任意鍵繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)程如圖（5）圖（5）繼續(xù)運(yùn)行4.繼續(xù)運(yùn)行進(jìn)程如圖（6）圖（6）繼續(xù)運(yùn)行5. 運(yùn)行若干次后的狀態(tài)如圖（7）圖（7）運(yùn)行若干次后的狀態(tài)6. 添加新的進(jìn)程如圖（8）圖（8）添加新進(jìn)程高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先測試數(shù)據(jù)與結(jié)果1、 就緒隊列如圖（9）圖（9）2、 運(yùn)行過程如圖（10）圖（10）圖（11）3、 最終結(jié)果如圖（11）圖（12）七、實驗心得與體會通過這次實驗，知道了，.界面設(shè)計應(yīng)該在編寫之前確定，因為本程序是用來模擬一個調(diào)度算法，需要不斷地刷新顯示結(jié)果，其清晰性很重要，界面不能很潦草，固然需要一開始就設(shè)計好。而不是作為一個中間環(huán)節(jié)在程序中不斷調(diào)試。關(guān)鍵算法的編寫。通常在編寫時都是在I

8、DE下直接寫代碼，如果有問題就進(jìn)行調(diào)試，直到正確通過。但是有的關(guān)鍵算法稍微有點復(fù)雜，在運(yùn)行出錯時候多次調(diào)試后仍然不能正確，此時靜下心來，在紙上畫一下算法流程，以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖示，并將代碼寫到紙上修改，實踐證明，如此方法效率更高。用C語言編寫了一個進(jìn)程調(diào)度模擬程序，使用優(yōu)先級算法實現(xiàn)了進(jìn)程調(diào)度。通過這次實驗加深了對進(jìn)程調(diào)度算法的理解。附錄1. 先來先服務(wù)#include#include#include#define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)#define NULL 0#define TIME 2/時間片長度typedef struct pcb/

9、進(jìn)程管理塊char name10;/進(jìn)程名字char state;/進(jìn)程狀態(tài)int queue;/進(jìn)程所在的隊列int ntime;/進(jìn)程需要運(yùn)行的時間int rtime;/進(jìn)程已經(jīng)運(yùn)行的時間int etime;/進(jìn)程在本隊列可運(yùn)行的時間片struct pcb *link;PCB;PCB*ready = NULL, *pinsert = NULL, *pfend = NULL,*p =NULL;/就緒隊列，進(jìn)程插入位置的變量int geti()/使用戶僅能輸入整數(shù)char ch;int i = 0;fflush(stdin);ch = getchar();while(ch = n)printf

10、(tf輸入不能為空.請重新輸入n);fflush(stdin);ch = getchar();while(ch != n)if(ch 9 | ch link | (ps- link-queue - ps-queue) 1) pinsert = ps;elsewhile (ps-link & ps -link-queue != (pfend -queue +2)ps = ps-link;pinsert = ps;void insert()/插入進(jìn)程if(!ready )ready = p;pfend = p;pinsert = p;else if(ready -queue = 1)/第一隊列存在

11、p-link = pfend-link;pfend-link = p;pfend = p;findpos();elsep-link = ready;ready = p;findpos();void input()/*建立進(jìn)程控制塊函數(shù)*/int i,num;printf(n請輸入進(jìn)程的個數(shù)?);num = geti();for(i=0; i name);printf(n輸入進(jìn)程運(yùn)行時間:);p -ntime = geti();printf(n);p-rtime=0;p-state=w;p-queue =1;p-etime = TIME;p-link=NULL;insert();/*調(diào)用inse

12、rt函數(shù)*/void disp(PCB *pr)/*建立進(jìn)程現(xiàn)實函數(shù)，用于顯示當(dāng)前進(jìn)程*/printf(nnamet statet queuet ntimet rtimet在隊列可停留時間t n);printf(|%st,pr-name);printf( |%ct,pr-state);printf( |%dt,pr-queue);printf( |%dt,pr-ntime);printf( |%dt,pr-rtime);printf( |%dt,pr-etime);printf(n);void check()/*建立進(jìn)程查看函數(shù)*/PCB *pr;printf(n *當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程是:%s

13、,ready-name);/*顯示當(dāng)前運(yùn)行的進(jìn)程*/disp(ready);pr= ready -link;printf(n*當(dāng)前就緒隊列狀態(tài)為:n);/*顯示就緒隊列狀態(tài)*/while(pr!=NULL)disp(pr);pr=pr-link;void sort()/調(diào)整進(jìn)程隊列if(!ready-link |ready-queue link-queue) return;p = ready -link;ready -link = pinsert -link;pinsert -link = ready;pinsert = ready;ready = p;if (ready & ready -

14、queue = pinsert -queue)findpos();void addnew()/添加新的進(jìn)程if(ready -queue != 1)(ready - queue)+;ready-etime *= 2;ready - state=w;sort();/*調(diào)用sort函數(shù)*/input();elseinput(); void destroy()/*建立進(jìn)程撤銷函數(shù)(進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束，撤銷進(jìn)程)*/printf(n進(jìn)程%s已完成.n,ready-name);p = ready;ready = ready-link;free(p);if (ready & ready - queue = pi

15、nsert -queue)findpos();void running()/*建立進(jìn)程就緒函數(shù)(進(jìn)程運(yùn)行時間到，置就緒狀態(tài))*/(ready - rtime)+;ready -etime -;if(ready-rtime = ready-ntime)destroy();return;else if(ready -etime = 0)int time = 2;(ready - queue)+;for(int i = 2; i != ready-queue; +i)time *= 2;ready-etime = time;ready - state=w;sort();/*調(diào)用sort函數(shù)*/voi

16、d main()char ch;input();while(ready != NULL)printf(nThe execute name:%sn,ready -name);ready -state = R;check();running();printf(n按i鍵添加新進(jìn)程.按其他任意鍵繼續(xù)運(yùn)行.);fflush(stdin);ch = getchar();if (ch = i| ch=I)addnew();printf(nn 進(jìn)程已經(jīng)完成n);getchar();2.2高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先#include stdio.h #include stdlib.h #include #define getp

17、ch(type) (type*)malloc(sizeof(type)struct pcb /* 定義進(jìn)程控制塊PCB */ char name10; char state; int super; int ntime; int rtime; struct pcb* next; *ready=NULL,*p;typedef struct pcb PCB;void sort(PCB *a) /* 建立對進(jìn)程進(jìn)行優(yōu)先級排列函數(shù)*/ PCB *first, *second; int insert=0; if(ready=NULL)|(a-super)(ready-super) /*優(yōu)先級最大者,插入隊

18、首*/ a-next=ready; ready=a; else /* 進(jìn)程比較優(yōu)先級,插入適當(dāng)?shù)奈恢弥?/ first=ready; second=first-next; while(second!=NULL) if(a-super)(second-super) /*若插入進(jìn)程比當(dāng)前進(jìn)程優(yōu)先數(shù)大,插入到當(dāng)前進(jìn)程前面*/ a-next=second; first-next=a; second=NULL; insert=1; else /* 插入進(jìn)程優(yōu)先數(shù)最低,則插入到隊尾*/ first=first-next; second=second-next; if(insert=0) first-nex

19、t=a; void createpcb() /* 建立進(jìn)程控制塊函數(shù)*/ int i,num; printf(*-*n);printf(|*最高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法模擬*|n);printf(*-*n);printf(n 請輸入進(jìn)程數(shù)目:); scanf(%d,&num); for(i=0;iname,&p-super,&p-ntime); p-rtime=0; p-state=w; p-next=NULL; sort(p); void display1() /*建立進(jìn)程顯示函數(shù),用于顯示當(dāng)前進(jìn)程*/ printf(n進(jìn)程名 狀態(tài) 優(yōu)先數(shù) 要求服務(wù)的時間 已運(yùn)行時間 n); void display2(PCB * pr) printf(%3.5s %7c %6d %12d %10d,pr-name,pr-state,pr-super,pr-ntime,pr-rtime);printf(n); void check() /* 建立進(jìn)程查看函數(shù) */ PCB *pr; printf(n-);printf(n * 當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程是%s,它的狀態(tài)如下：,p-name); /*顯示當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程*/ display1();display2(p); pr