1423.处理机调度模拟程序-----操作系统课程设计

1、课程设计书系别：计 科系专业：计算机科学与技术班级:题目：处理机调度模拟程序教师:姓名: 设计题目处理机调度模拟程序 选择一个调度算法，实现处理机调度、设计要求编写一个进程调度程序，允许多个进程共行的进程调度程序。 进程调度算法采用最高优先数优先的调度算法 （即把处理机分配给 优先数最高的进程） 和先来先服务算法。 每个进程有一个进程控制 块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、 到达时间、需要运行时间、已用 CPU寸间、进程状态等等。进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可 以由随机数产生）。进程的到达时间为输入进程的时间。进程的 运行时间以时间片为单位进行

2、计算。每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（ Rur）、或完成F （Finish ）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片，用已占用 CPU时间 加1来表示。如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已 达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后 进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还 需要继续运行，此时应将进程的优先数减 1（即降低一级），然后 把它插入就绪队列等待CPU每进行一次调度程序都打印一次运行 进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB,以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止 1进程调度算法包括：时间片轮转

3、法，短作业优先算法，动 态优先级算法。2 可选择进程数量3 本程序包括三种算法，执行时在主界面选择算法（可用函 数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随 机函数产生），执行，显示结果。三 设计目的在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进 程可能有若干个。也就是说能运行的进程数大于处理机个数。为了使系统中的进程能有条不紊地工作，必须选用某种调度策略， 选择一进程占用处理机。要求学生设计一个模拟处理机调度算法， 以巩固和加深处理机调度的概念 。四设计分析1、实现原理首先，编写一个进程调度类Main_PCB 个进程信 PCB_block可以创建进程控制块(PCB)表示。进

4、程控制块可以 包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已 用CPU时间、进程状态等等。对应成员变量是pcb_Name;pcb_ID;int pcb_Pro; PCB_Begintime(); pcb_Needtime; pcb_Spendtime; pcb_Finishtime;String pcb_Statue; 成员方法 是 pcb_Work (); 可以实例化多个包含相同信息的进程，一个线程 类 Work 允许多个进程共行的进程调度创建各自的模拟任务，由 process_Create(int Process_ProcessNum) 方法实现创建 Process_Proces

5、sNu m 个进程。接着，编写进程调度算法(1) 最高优先数优先的调度算法 HIGH_method()(这里采用 把处理机分配给优先数最高的进程) ；(2) 先来先服务算法 FIFS_method()。以上，两个方法都是Main_PCB的成员方法，由Main_PCB勺主调函 数main ()调用call ()方法进行调用。进程的优先数及需要的运行时间这里由由随机数产生。进程 的到达时间为创建进程的时间。进程的运行时间以时间片为单位 进行计算。每个进程的状态可以是就绪 W( Wait)、运行R (Run)、或 完成 F(Finish )三种状态之一。这里采用线程的睡眠 sleep () 方法实现

6、，最后通过进程的开始时间、执行时间和结束时间，观 察进程的执行过程。2、程序执行过程(1)开始执行Main_PCB主调方法main();(2) 调用方法 process_Create(ProcessNum)创建 ProcessNum个进程一调用 call(method)方法；(a) 如果method =1执行FIFS_method()先来先服务算法，接 着执行创建进程的个子作业线程；(b) 如果method =2执行HIGH_method()最高优先数优先的调 度算法，接着执行创建进程的个子作业线程(3) 输出程序执行的开始，和结束时间。4、实现类图Main_PCBVariable proce

7、ssID ProcessNumTimePcb_Que excuteQueue processNamePCB_block pcb_Begi ntime pcb_ Fini shtime pcb_ID pcb_Name pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime+ pcb_Work()+ main ()+ call ()+ HIGH_method () +FIFS_method ()+ process_Create () + printSign ()5、实现用到的数据结构根据类图可以分析出所采用的数据结构有：(1) 队列主要完成FIFS_

8、method ()算法，进程的先来先 服务；Process。ProcesslProcessN(2) 堆栈主要完成方法的调用时，先调用的后执行;FIFS_method ()call ()main ()(3) 数组采用链表主要用来记录进程创建时的信息，为以后观察其创建的初值、 运行过程和执行结果；采用链表数组的好处是可以实现数组的长度动态变化；五. 程序代码Main_PCB 如下：package PCB_c on;import java .Ian g.*;import java .Ian g.Object;import java.io.*;import java.util.*;public cla

9、ss Main_PCB public static int variable; public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;public sta

10、tic String processName = new StringProcessNum;public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum;public static int processBt= new int2ProcessNum;public static int processSpt =new intProcessNum;public static int processNt =new intProcessNum;public static in

11、t processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入创建进程的 个数；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入调用的算法 FIFS 值为 1 或 优先

12、级值为 2；printSign();System.out.println( 创建的进程数量是： +ProcessNum);System.out.println();process_Create(ProcessNum);call(1);call(2);/call 方法static void call(int callmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println( 没有进程的调度算法被执行！ ！ );/最高优先数优先调度public static void H

13、IGH_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 最高优先数算法被调度 );System.out.println();System.out.println( 公共变量的初值是： +variable); int sort = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jsort.length-1;j+)if(sortj

14、sortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 优先级排序： ) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println(sorti);System.out.println();System.out.println( 进程被执行的顺序为： );for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;System.out.println(Step

15、+i+: 执行 +processNamej);int sleeptime =(int)(Math.random()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println( 公共变量的当前值是： +variable);/先来先服务调度方法public static void FIFS_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 先来先服务算法被调度 );System.out.println();S

16、ystem.out.println( 进程被执行的顺序为： );for(int i=0; iexcuteQueue.length;i+)int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj ) if(jprocessId.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej);/processWki.run();processWkj.workMethod(j) ;/输出标志static void printSign()System.out.println(Il*););System.out.println(

17、*System.out.println(Process11*n);System.out.println();/进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum) PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum; int proID = new intPcb_Que.length;System.out.println( 进程刚被创建是的信息如下： ); System.out.println();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+) PCB_block Pr

18、ocess =new PCB_block(); processID = i;Process.pcb_Name =process+i; Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(int) (Math.random()*100) ; Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000);Process.pcb_Spendtime =0; Process.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes(); Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSec

19、onds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpublic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.println(Process+id+: Start running!);System.out.println();Date date1 = new Date();System.out.println( 开始时间： +(date1.toString().substring( 10,20);/* 帮助调

20、试 线程的执行* try * wait();catch(Exception e) System.out.println(Process+processID+ 有异常： +e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+) variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );Sys

21、tem.out.println(Process+id+: Finished!);Date date2 = new Date();System.out.println( 结束时间： +(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println( 执行后的公共变量是： +variable);System.out.println();Process.pcb_Work =new ProMeth();/记录进程的信息到数组 processNamei=Process.pcb_Name; processProi=Process.pcb_Pro;process

22、Idi= Process.pcb_ID;processSpti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work; processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute; processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println( #Process+i+ 刚创建时的信息 PCB# );Sy

23、stem.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println(createTime:+Time.toString() );System.out.println(ID:+Pcb_Quei.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println( Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.println(Spendtime:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime

24、 );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.println();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID; / 被创建进程的存贮数组public static void store_ProcessInfoArray()/进程信息类class PCB_blockString pcb_Name;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime();int pcb_

25、Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();/进程工作的线程class Work extends Threadpublic void run()public static void main(String args)int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod();p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(int sl

26、etim)try sleep(sletim);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)class PCB_Begintimeint minute;int secend;先来先服务调度方法：public static void FIFS_method()System.out.println();System.out.println(););System.out.println( 先来先服务算法被调度System.out.println();System.out.pr

27、intln( 进程被执行的顺序为： ); for(int i=0; iexcuteQueue.length;i+) int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj ) if(jprocessId.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej);/processWki.run(); processWkj.workMethod(j) ;/输出标志static void printSign()System.out.println(*);System.out.println(*Process*g);S

28、ystem.out.println(H*);System.out.println();Process.pcb_Work =new ProMeth();/记录进程的信息到数组processNamei=Process.pcb_Name;processProi=Process.pcb_Pro;processIdi= Process.pcb_ID; processSpti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work;

29、processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute; processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println( #Process+i+ 刚 创 建 时 的 信 息 PCB# );System.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println( createTime:+Time.toString() );System.out.println(ID:+Pcb_Que

30、i.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println(Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.println( Spendtime:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.println();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID;/被创建进程的存贮数组publ

31、ic static void store_ProcessInfoArray()/进程信息类class PCB_blockString pcb_Name;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime();int pcb_Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();/进程工作的线程class Work extends Thread public void run()pu

32、blic static void main(String args) int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod(); p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(int sletim)try sleep(sletim);catch(Exception e) System.out.println(e.toString() ); void workMethod(int id,int sletim)/时间的分和时类class PCB_Begintimeint

33、 minute;int secend;部分程序代码：package PCB_con;import java.lang.*;import java.lang.Object;import java.io.*;import java.util.*;public class Main_PCB public static int variable;public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que =

34、new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;/被创建进程的存贮数组public static String processName = new StringProcessNum;public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum;public static int

35、processBt= new int2ProcessNum;public static int processSpt =new intProcessNum;public static int processNt =new intProcessNum;public static int processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主调方法public static void

36、 main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入创建进程的个 数；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入调用的算法 FIFS 值为 1 或 优先级值为 2；printSign();System.out.println( 创建的进程数量是： +ProcessNum);System.out.println(); process_Create(ProcessNum); call(1);call(2);/call 方法static void call(int cal

37、lmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println( 没有进程的调度算法被执行！ ！ );/最高优先数优先调度public static void HIGH_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 最高优先数算法被调度 );System.out.println();System.out.println( 公共变量的初值是： +variable);int sort

38、 = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jsort.length-1;j+)if(sortjsortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 优先级排序： ) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println(sorti);System.out.println();System.

39、out.println( 进程被执行的顺序为： );for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej);int sleeptime =(int)(Math.random()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println( 公共变量的当前值是： +variabl

40、e);进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum;int proID = new intPcb_Que.length;System.out.println( 进程刚被创建是的信息如下： );System.out.println();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+)PCB_block Process =new PCB_block();processID = i;Process.pcb_Name =p

41、rocess+i;Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(int) (Math.random()*100) ;Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000);Process.pcb_Spendtime =0;Process.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes();Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSeconds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpu

42、blic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.println(Process+id+:Start running!);System.out.println(); Date date1 = new Date();System.out.println( 开始时间： +(date1.toString().substring( 10,20);/* 帮助调试 线程的执行* try * wait();catch(Exception e)System.out.println(Pr

43、ocess+processID+ 有异常： +e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+)variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exceptio n e)System.out.println(e.toString();System.out.pri ntln( Process+id+: Fi nished!); Date date2 = new Dat

44、e();System.out.println(结束时间：+(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println(” 执行后的公共变量是：+variable);System.out.pri ntl n();六、执行结果和结果分析*Process*创建的进程数量是：5进程刚被创建是的信息如下：#Process0 刚创建时的信息 PCB#Name:process0createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005ID:0Needtime:164Pro:9Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process1 刚创建时的信息 PCB#Name:process1createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005Needtime:636Pro:11Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process2 刚创建时的信息 PCB#Name:process2createTime:Thu Dec 15 15:41:14