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： 一 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。二、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 时间、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（Run）、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

3、转法，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21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，一个进程信PCB_block 可以创建进程控制块（PCB）表示。进程

4、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;intpcb_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(intProcess_ProcessNum)方法实现创建Process_ProcessNum 个进

5、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 的主调函数 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，最后通过进程的开始时间、执行

6、时间和结束时间，观察进程的执行过程。222、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。3、实现原理图创建 num 个进程依此命名为 process0,process1

7、,等调用 call(method)方法Method=1判断 method 的值Method=2输出出错提示输出结果Main_PCBVariable processID ProcessNum Time Pcb_Que excuteQueue processName+ main（）+ call（）+HIGH_method（）+FIFS_method（）+process_Create（）+printSign（）.PCB_blockpcb_Begintime pcb_Finishtime pcb_ID pcb_Name pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime pc

8、b_Needtime+ pcb_Work()4、实现类图Work+ main()+run()+workMethod()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_method（）算法，进程的先来先服务；Process0Process1.ProcessN（2） 堆栈主要完成方法的调用时，先调用的后执行；24（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；Date1Date2DateN五程序代码Main_PCB 如下：package PCB_con; imp

9、ort java.lang.*; import java.lang.Object; import java.io.*;import java.util.*;public class Main_PCB public static int variable;public static int processID ;25public static int ProcessNum=5; public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum; public static i

10、nt excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;public static String processName = new StringProcessNum; public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum; public static int processBt= new int2ProcessNum; public static int

11、 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;个数；/主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer

12、.parseInt(args0);/命令行输入创建进程的/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 callmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callm

13、eth=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();26System.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+) sor

14、ti=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.out.println(进程被执行的顺序为：); for(int i=0;isort.length

15、;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：+variable);/先来先服务调度方法public static void FIFS_method()27System

16、.out.println();System.out.println();System.out.println(-先来先服务算法被调度);System.out.println();System.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.w

17、orkMethod(j) ;/输出标志static void printSign() System.out.println(*);System.out.println(*Process*); System.out.println(* );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.prin

18、tln(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 =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;28Proce

19、ss.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes(); Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSeconds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpublic void run()publicvoid workMethod(int id,int sletim) System.out.println(); System.out.println(Process+id+: Start running!); System.out.println();Date

20、 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(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 sle

21、ep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exception e) System.out.println(e.toString() );System.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();29Process.pcb

22、_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; processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute; processBt1

23、i=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_Quei.pcb_ID);System.out.println( Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needti

24、me);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public static void store_ProcessInfoArray()/进程信息类class PCB_bloc

25、k String pcb_Name; int pcb_ID;30int 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()public static void main(String args) int var=0;Work p=

26、 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)class PCB_Begintimeint minute; int secend;先来先服务调度方法：31public static void FIFS_meth

27、od() System.out.println();System.out.println();System.out.println(-先来先服务算法被调度);System.out.println();System.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(); p

28、rocessWkj.workMethod(j) ;/输出标志static void printSign() System.out.println(*);System.out.println(*Process*);System.out.println(*);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.p

29、cb_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;32PCB# );System.out.println(#Process+i+刚创建时的信息System.out.println(); System.out.println(Na

30、me:+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 );System.out.println(current status:

31、+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_block String pcb_Name; int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime(); int pcb_Needtime;int pcb_Spendtime; int pcb_

32、Finishtime; String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();/进程工作的线程class Work extends Thread33public 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 sletim) trysleep(sletim);catch(

33、Exception e) System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)/时间的分和时类class PCB_Begintime int 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 i

34、nt processID ; public static int ProcessNum=5;34public 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;/被创建进程的存贮数组public static String processName = new StringProce

35、ssNum; 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 int processFt =new intProcessNum;publ

36、ic 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；/intcallMethod=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

37、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 HIGH_method() System.out.println();System.

38、out.println();35System.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(sortjsortj+1) temp=sortj;sortj=sortj+1; sor

39、tj+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+i+:执行+processNamej); int sleeptime

40、=(int)(Math.random()*10000); processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println(公共变量的当前值是：+variable);进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)36PCB_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：)

41、;System.out.println();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+) PCB_block Process =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.minu

42、te= Time.getMinutes(); Process.pcb_Begintime.secend= Time.getSeconds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Work public void run()publicvoid workMethod(int id,int sletim) System.out.println(); System.out.println(Process+id+:Start running!); System.out.println();Date date1 = new Date();Sys

43、tem.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(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(slee

44、ptime);catch(Exception e) System.out.println(e.toString() );System.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();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 2005 ID:0Needtime:164Pro:9 Spendtime:0current status:Wait #Process1刚创建时的信息PCB#Name:process1createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005 ID:10Needtime:636Pro:11Spendtime:0 current status:Wait#Process2刚创建时的信息PCB#Name:process2createTi