操作系统-进程调度算法地模拟

./《操作系统》实验题目进程调度算法模拟一、实验目的通过对进程调度算法的模拟,进一步理解进程的基本概念,加深对进程运行状态和进程调度过程、调度算法的理解。二、设备与环境〔1硬件设备：PC机一台〔2软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统,并安装相关的程序开发环境,如C\C++\Java等编程语言环境。三、实验容〔1用C、C++、Java语言编程实现对5个进程采用动态优先权调度算法进行调度的过程。数据如下：5个进程的到达时刻和服务时间见下表,忽略I/O以及其它开销时间,使用动态优先权算法进行调度,优先权初始值为100,请输出各个进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间。进程到达时刻服务时间A03B26C44D65E82〔2每个用来标识进程的进程控制块PCB可用结构来描述,包括以下字段〔用不到的字段可以不定义。进程标识数ID。进程优先数PRIORITY,并规定优先数越大的进程,其优先权越高。进程已占用CPU时间CPUTIME。进程还需占用的CPU时间ALLTIME。当进程运行完毕时,ALLTIME变为0。进程的阻塞时间STARTBLOCK,表示当进程再运行STARTBLOCK个时间片后,进程将进入阻塞状态。进程被阻塞的时间BLOCKTIME,表示已阻塞的进程再等待BLOCKTIME个时间片后,将转换成就绪状态。进程状态STATE。队列指针NEXT,用来将PCB排成队列。〔3优先数改变的原则：进程在就绪队列中呆一个时间片,优先数增加1。进程每运行一个时间片,优先数减3。〔4为了清楚地观察每个进程的调度过程,程序应将每个时间片的进程的情况显示出来,包括正在运行的进程,处于就绪队列中的进程和处于阻塞队列中的进程。〔5分析程序运行的结果,谈一下自己的认识。四、实验结果及分析〔1实验关键代码①模拟PCB数据结构定义：///枚举进程的状态：新建、就绪、执行、阻塞、终止enumSTATE_PROCESS{New,Ready,Run,Block,Finish};typedefenumSTATE_PROCESSSTATE;///建立PCB结构体structPCB_NODE{intid;///进程标识数intpriority;///进程优先数intarriveTime;///进程到达时间intcpuTime;///进程已占用CPU时间intallTime;///进程还需占用CPU时间intblockTime;///进程已阻塞时间STATEstate;///进程状态structPCB_NODE*prev;///PCB前指针structPCB_NODE*next;///PCB后指针};typedefstructPCB_NODEPCB;②模拟进程队列操作函数定义：///进程入列voidqueuePush<PCB*process,PCB*queueHead>///进程出列voidqueuePop<PCB*process,PCB*queueHead>///查看队列中进程信息voidqueueWalk<PCB*queueHead>③模拟就绪队列操作函数定义：///进程插入到就绪队列voidreadyQueuePush<PCB*process>///优先数最大的进程出列PCB*readyQueuePop<>///每个时间片更新就绪队列中的进程信息voidreadyQueueUpdate<inttimeSlice,PCB*pcb>///返回就绪队列最大优先数的值intreadyMaxPriority<>///查看就绪队列中的进程信息voidreadyQueueWalk<>④模拟阻塞队列操作函数定义：///进程插入到阻塞队列voidblockQueuePush<PCB*process>///优先数最大的进程出列PCB*blockQueuePop<>///每个时间片更新阻塞队列中进程的信息voidblockQueueUpdate<>///查看阻塞队列中的进程信息voidblockQueueWalk<>⑤模拟动态优先权进程调度函数定义：///初始化进程PCB数据,返回PCB头指针PCB*initData<>///模拟CPU执行1个时间片的操作voidcpuWord<PCB*cpuProcess>⑥主函数关键代码：inttimeSlice=0;///模拟CPU时间片intcpuBusy=0;///模拟CPU状态PCB*cpuProcess=NULL;///当前CPU执行的进程PCB*pHead,*pro;///进程PCB头指针pHead=initData<>;///初始化进程PCB,返回进程头指针pro=pHead+1;///pro指向PCB中第一个进程readyQueueUpdate<timeSlice,pro>;///根据进程到达时间将新建进程加入绪队列///模拟动态优先权进程调度while<true>{if<readyQueueNum==0&&blockQueueNum==0&&cpuBusy==0>{printf<"就绪队列、阻塞队列和CPU当前无进程运行,退出\n">;break;}///endifif<cpuBusy==0>{///CPU空闲,选择一个进程进入CPUif<readyQueueNum>0>{///选择就绪队列优先级最高的进程作为CPU运行进程cpuProcess=readyQueuePop<>;}else{///就绪队列中没有进程,改为选择阻塞队列优先级最高的进程cpuProcess=blockQueuePop<>;}cpuProcess->cpuTime=0;///设置当前运行进程占用CPU时间cpuProcess->state=Run;///设置当前运行进程的状态cpuBusy=1;///设置CPU当前状态为忙}///endiftimeSlice++;///当前时间片加1printf<"\n第%d个时间片后:\n",timeSlice>;cpuWord<cpuProcess>;///模拟CPU执行1个时间片的操作if<cpuProcess->allTime==0>{///若当前执行进程还需CPU时间片为0cpuProcess->state=Finish;///设置当前进程状态为终止free<cpuProcess>;///释放该进程的PCB存空间cpuBusy=0;///CPU状态设置为空闲}///endif///更新就绪队列和阻塞队列中的进程信息blockQueueUpdate<>;readyQueueUpdate<timeSlice,pro>;///查看就绪队列和阻塞队列的进程信息readyQueueWalk<>;blockQueueWalk<>;if<cpuBusy==1&&readyQueueNum>0&&cpuProcess->priority<readyMaxPriority<>>{blockQueuePush<cpuProcess>;///需抢占CPU,当前执行的进程调入阻塞队列cpuProcess=readyQueuePop<>;///从就绪队列中选择优先级最高的进程运行}///endif}printf<"\n模拟进程动态优先权调度算法结束.\n">;return0;动态优先权调度算法流程图〔2实验结果①第1个时间片后：②第2个时间片后：③第3个时间片后：④第4个时间片后：⑤第5个时间片后：⑥第6个时间片后：⑦第7个时间片后：⑧第8个时间片后：⑨第9个时间片后：⑩第10个时间片后：⑪第11个时间片后：⑫第12个时间片后：⑬第13个时间片后：⑭第14个时间片后：⑮第15个时间片后：⑯第16个时间片后：⑰第17个时间片后：⑱第18个时间片后：⑲第19个时间片后：⑳第20个时间片后：实验结果分析①调度算法开始之前进程PCB信息为：②调度算法结束之后进程PCB信息为：③调度算法分析：进程ID到达时间服务时间结束时间周转时间带权周转时间00310103.312620183.024416123.036518122.44821352.5〔4实验心得通过进程动态优先权调度算法的模拟,对进程的运行状态,进程PCB数据结构,进程调度算法有了更深的理解。动态优先权调度算法为了防止高优先级进程无休止地运行下去,调度程序在每个时钟滴答〔即每个时钟中断降低当前进程的优先级。如果这个动作导致该进程的优先级低于次高优先级的进程,则进行进程切换,可以避免低优先级进程长时间的饥饿等待。此外,优先级可以由系统动态确定。例如有些进程为I/O密集型,其多数时间用来等待I/O结束。当这样的进程需要CPU时,应立即分配给它CPU,以便启动下一个I/O请求,这样就可以在另一个进程计算的同时执行I/O操作。使这类I/O密集型进程长时间等待只会造成它无谓地长时间占用存。使I/O密集型进程获得较好服务的一种简单算法是,将其优先级设为1/f,f为该进程在上一时间片中所占的部分。如果一个在其50ms的时间片中只使用1ms的进程的优先级为50,而在阻塞之前用掉25ms的进程优先级为2,使用掉全部时间片的进程优先级为1。这样,可以很方便地将一组进程按优先级分成若干类,并在各类之间采用优先级调度,而在各类进程的部采用轮转调度。如下图为一个具有4类优先级的系统,其调度算法如下：只要存在优先级为第4类的可