操作系统（实验二、作业调度模拟程序实验）

实验二、作业调度模拟程序实验

专业 商业软件工程 姓名 丘惠敏 学号 201406114203

一、 实验目的

（1）加深对作业调度算法的理解；

（2）进行程序设计的训练。

二、 实验内容和要求

用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。

单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所运行的时间等因素。

三、 实验方法、步骤及结果测试

1. 源程序名：压缩包文件（rar或zip）中源程序名 job3.c

可执行程序名：job3.exe

2. 原理分析及流程图

主要通过数组和结构体存储各个作业信息，再用排序实现各个调度算法。

struct jcb{
int id;
char status;

int arrtime;
int reqtime;
int startime;
int finitime;

float TAtime,TAWtime;
float prio;
}   jobarr[24],jobfin[24],job[24];

3. 主要程序段及其解释：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
struct jcb{
int id;
char status;

int arrtime;
int reqtime;
int startime;
int finitime;

float TAtime,TAWtime;
float prio;
}   jobarr[24],jobfin[24],job[24];
int systime=0;
//主菜单
void menu()
{
printf("***************************************\n");
printf("      1.调用文本写入数据\n");
printf("      2.调用伪随机数的产生数据\n");
printf("      3.调用自己输入模拟数据\n");
printf("***************************************\n");
}
//调度算法菜单
void menu0()
{
printf("\n***************************************\n");
printf("      1.FCFS算法调度\n");
printf("      2.SJF算法调度\n");
printf("      3.HRRF算法调度\n");
printf("      4.调用系统清屏\n");
printf("      0.退出算法调度\n");
printf("***************************************\n");
}
//短作业优先排序
void sort(int n)
{
int i,j;
struct jcb temp;
for(i=2;i<n;i++)
for(j=i+1;j<=n;j++)
if(jobarr[i].reqtime>jobarr[j].reqtime) //根据最短的要求服务时间排序
{
temp=jobarr[i];
jobarr[i]=jobarr[j];
jobarr[j]=temp;
}
}
//先到先服务排序
void sort0(int n)
{
int i,j;
struct jcb temp;
for(i=2;i<n;i++)
for(j=i+1;j<=n;j++)
if(job[i].arrtime>job[j].arrtime) //根据到达时间排序
{
temp=job[i];
job[i]=job[j];
job[j]=temp;
}
}
//自己输入模拟数据
void shoushu()
{
int n;
printf("作业个数:");
scanf("%d",&n);
for(int i=1;i<=n;i++)
{
printf("\n第%d个作业:",i+1);
printf("\n输入id:");
scanf("%d",&job[i].id);
printf("到达时间:");
scanf("%d",&job[i].arrtime);
printf("要求服务时间:");
scanf("%d",&job[i].reqtime);
jobarr[i]=job[i];
}
}
//文本写入数据
int ReadFile()
{
int m=0;
int i=1;
FILE *fp;     //定义文件指针
fp=fopen("4.txt","r");  //打开文件
if(fp==NULL)
{
printf("File open error !\n");
exit(0);
}
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
while(!feof(fp))
{
fscanf(fp,"%d%d%d",&job[i].id,&job[i].arrtime,&job[i].reqtime);  //fscanf()函数将数据读入
printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);  //输出到屏幕
i++;
};

if(fclose(fp))     //关闭文件
{
printf("Can not close the file !\n");
exit(0);
}
m=i-1;
return m;

}
//伪随机数的产生数据
int Pseudo_random_number()
{
int i,n;
srand((unsigned)time(0));  //参数seed是rand()的种子，用来初始化rand()的起始值。
//输入作业数
n=rand()%23+5;
for(i=1; i<=n; i++)
{
job[i].id=i;
//作业到达时间
job[i].arrtime=rand()%29+1;
//作业运行时间
job[i].reqtime=rand()%7+1;
}
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
for(i=1; i<=n; i++)
{
printf("\n%3d%12d%15d",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].reqtime);
}
return n;

}
//先来先服务算法FCFS
void FCFS()
{
int i=1,j=1;
float sumTA=0,sumTAW=0;
printf("-----------先来先服务算法FCFS-------------\n");
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
while(job[j].id!=NULL)
{
printf("\n%3d%12d%15d",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime);  //输出到屏幕
j++;
}
sort0(j-1);
printf("\n\n id    作业到达时间   作业完成时间   运行时间  作业周转时间  带权作业周转时间\n");
while(job[i].id!=NULL)
{
if(i==1)  //第一个作业先到达，先被调度
{
job[i].startime=job[i].arrtime;
}
else   //其他作业被调度
{
if(job[i-1].finitime>=job[i].arrtime)  //如果上一个作业的完成时间大于下一个到达时间，则下一个开始时间为上一个作业的完成时间
job[i].startime=job[i-1].finitime;
else
job[i].startime=job[i].arrtime;   //否则下一个开始时间即它的到达时间
}
job[i].finitime=job[i].startime+job[i].reqtime; //计算完成时间
job[i].TAtime=job[i].finitime-job[i].arrtime; //计算周转时间
job[i].TAWtime=job[i].TAtime/job[i].reqtime;   //计算带权周转时间
sumTA+=job[i].TAtime;
sumTAW+=job[i].TAWtime;
printf("\n%3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",job[i].id,job[i].arrtime,job[i].finitime,job[i].reqtime,job[i].TAtime,job[i].TAWtime);
i++;
}
printf("\n平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1));
printf("\n平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1));
}
//最短作业优先算法SJF
void SJF()
{
int i=1,j=1;
float sumTA=0,sumTAW=0;
printf("-----------最短作业优先算法SJF-------------\n");
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
while(job[j].id!=NULL)
{
printf("\n%3d%12d%15d",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime);  //输出到屏幕
jobarr[j]=job[j];
j++;
}
sort(j-1);
printf("\n\n id    作业到达时间   作业完成时间   运行时间  作业周转时间  带权作业周转时间\n");
while(jobarr[i].id!=NULL)
{
if(i==1)
{
jobarr[i].startime=jobarr[i].arrtime;
}
else
{
if(jobarr[i-1].finitime>=jobarr[i].arrtime)
jobarr[i].startime=jobarr[i-1].finitime;
else
jobarr[i].startime=jobarr[i].arrtime;
}
jobarr[i].finitime=jobarr[i].startime+jobarr[i].reqtime;
jobarr[i].TAtime=jobarr[i].finitime-jobarr[i].arrtime;
jobarr[i].TAWtime=jobarr[i].TAtime/jobarr[i].reqtime;
sumTA+=jobarr[i].TAtime;
sumTAW+=jobarr[i].TAWtime;
printf("\n%3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",jobarr[i].id,jobarr[i].arrtime,jobarr[i].finitime,jobarr[i].reqtime,jobarr[i].TAtime,jobarr[i].TAWtime);
i++;
}
printf("\n平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1));
printf("\n平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1));
}
//最高响应比排序
void sort1(int n,int k)
{
int i,j;
struct jcb temp;
for(i=k;i<n;i++)
for(j=i+1;j<=n;j++)
if(jobfin[i].prio<jobfin[j].prio)
{
temp=jobfin[i];
jobfin[i]=jobfin[j];
jobfin[j]=temp;
}
}
//响应比最高者优先HRRF算法
void HRRF()
{
int i=1,j=1,k=1;
float sumTA=0,sumTAW=0;
printf("-----------响应比最高者优先HRRF算法-------------\n");
printf("\n id    作业到达时间     作业运行所需要时间\n");
while(job[j].id!=NULL)
{
printf("%3d%12d%15d\n",job[j].id,job[j].arrtime,job[j].reqtime);  //输出到屏幕
jobfin[j]=job[j];
j++;
}
while(jobfin[k].id!=NULL)
{
i=k;
if(k==1)
{
jobfin[i].startime=jobfin[i].arrtime;
jobfin[i].finitime=jobfin[i].startime+jobfin[i].reqtime;
jobfin[i].TAtime=jobfin[i].finitime-jobfin[i].arrtime;
jobfin[i].TAWtime=jobfin[i].TAtime/jobfin[i].reqtime;
}
else
{
printf("\nid   最高响应比\n");
while(jobfin[i].id!=NULL)
{
if(jobfin[k-1].finitime>=job[i].arrtime)
{
jobfin[i].startime=jobfin[k-1].finitime;
jobfin[i].prio=(jobfin[i].startime-jobfin[i].arrtime)/(jobfin[i].reqtime/1.0)+1;
}
else
{
jobfin[i].startime=0;
jobfin[i].prio=0;
}
i++;
}
sort1(j-1,k);
for(i=k;i<j;i++)
printf("%3d%10.2lf\n",jobfin[i].id,jobfin[i].prio);
jobfin[k].finitime=jobfin[k-1].finitime+jobfin[k].reqtime;
jobfin[k].TAtime=jobfin[k].finitime-jobfin[k].arrtime;
jobfin[k].TAWtime=jobfin[k].TAtime/jobfin[k].reqtime;
}
k++;
}
printf("\n\n id    作业到达时间   作业完成时间   运行时间  作业周转时间  带权作业周转时间\n");
for(i=1;i<j;i++)
{
printf("\n%3d%12d%13d%14d%12.0lf%14.2lf",jobfin[i].id,jobfin[i].arrtime,jobfin[i].finitime,jobfin[i].reqtime,jobfin[i].TAtime,jobfin[i].TAWtime);
sumTA+=jobfin[i].TAtime;
sumTAW+=jobfin[i].TAWtime;
}
printf("\n平均作业周转时间= %.2lf",sumTA/(i-1));
printf("\n平均带权作业周转时间= %.2lf",sumTAW/(i-1));
}
void main0()
{
int tmp;
while(1)
{
menu0();
printf("\n请选择菜单项:");
scanf("%d",&tmp);
switch (tmp)
{
case 1:
FCFS();
break;
case 2:
SJF();
break;
case 3:
HRRF();
break;
case 4:
system("cls");
break;
case 0:
return;
}
}
}
main()
{
int tmp;
while(1)
{
menu();
printf("\n请选择菜单项:");
scanf("%d",&tmp);
switch (tmp)
{
case 1:
ReadFile();
break;
case 2:
Pseudo_random_number();
break;
case 3:
shoushu();
break;
}
main0();
printf("\n");
}
}

4. 运行结果及分析

文本写入数据 伪随机数的产生数据







自己输入模拟数据



FCFS算法调度



SJF算法调度



HRRF算法调度



四、 实验总结

一开始看到老师展示这个实验时，我觉得这是一个很难的实验，即使给我一周也做不完。但是跟着老师的步骤一步一步来，我在一周内把这个实验基本完成了。有时候看起来不可能的任务，被拆解成多部分，在一步一步来完成，我们也能达到我们的目标。