作業系統程序排程演算法實現2
實驗三 程序排程
一、實驗目的
1、 理解有關程序控制塊、程序佇列的概念。
2、 掌握程序優先權排程演算法和時間片輪轉排程演算法的處理邏輯。
二、實驗內容與基本要求
1、 設計程序控制塊PCB的結構，分別適用於優先權排程演算法和時間片輪轉排程演算法。
2、 建立程序就緒佇列。
3、 編制兩種程序排程演算法：優先權排程演算法和時間片輪轉排程演算法。
三、實驗報告要求
1、 優先權排程演算法和時間片輪轉排程演算法原理。
2、 程式流程圖。
3、 程式及註釋。
4、 執行結果以及結論。
四、實驗報告
1.時間片輪轉排程演算法（round robin）
a.該演算法採取了非常公平的方式，即讓就緒佇列上的每個程序每次僅執行一個時間片。如果就緒佇列上有N個程序，則每個程序每次大約都可獲得1/N的處理機時間。
b時間片的大小對於系統性能有很大的影響。若選擇很小的時間片，將有利於短作業，但意味著會頻繁地執行程序排程和程序上下文的切換，這無疑會增加系統的開銷。反之，若時間片選擇得太長，且為使每個程序都能在一個時間片內完成，RR演算法便退化為FCFS演算法，無法滿足短作業和互動式使用者的需求。
c.程序的切換時機體現出RR演算法的特點。若一個程序在時間片還沒結束時就已完成，此時立即啟用排程程式，將它從執行佇列中刪除。若一個程序在時間片結束時還未執行完畢，則排程程式將把它送往就緒佇列的末尾，等待下一次執行。用C語言程式設計模擬排程程式時，將時間片，程式執行時間量化為整數。此時程式碼
2.優先權排程演算法
a.在時間片演算法中，無法對程序的緊急程度加以區分。而優先順序演算法正好可以解決這一問題。
b.程序優先順序的確定同樣重要。程序優先順序可以分為靜態優先順序和動態優先順序。靜態優先順序是在程序建立初期就被確定的值，此後不再更改。動態優先順序指程序在建立時被賦予一個初值，此後其值會所程序的推進或等待時間的增加而改變。
c.用C語言模擬排程程式時，可用run->prio -= 3; /*優先順序減去三,若設為0則優先順序不變*/ 這條語句控制靜態動態優先順序的切換。
3.程式流程圖
4.程式程式碼及註釋
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node
{
char name[20]; /*程序的名字*/
int prio; /*程序的優先順序*/
int round; /*分配CPU的時間片*/
int cputime; /*CPU執行時間*/
int needtime; /*程序執行所需要的時間*/
char state; /*程序的狀態，W--就緒態，R--執行態，F--完成態*/
int count; /*記錄執行的次數*/
struct node *next; /*連結串列指標*/
}PCB;
PCB *ready=NULL,*run=NULL,*finish=NULL; /*定義三個佇列，就緒佇列，執行佇列和完成佇列*/
int num;
void GetFirst(); /*從就緒佇列取得第一個節點*/
void Output(); /*輸出佇列資訊*/
void InsertPrio(PCB *in); /*建立優先順序佇列，規定優先數越小，優先順序越高*/
void InsertTime(PCB *in); /*時間片佇列*/
void InsertFinish(PCB *in); /*時間片佇列*/
void PrioCreate(); /*優先順序輸入函式*/
void TimeCreate(); /*時間片輸入函式*/
void Priority(); /*按照優先順序排程*/
void RoundRun(); /*時間片輪轉排程*/
int main(void)
{
char chose;
printf("請輸入要建立的程序數目:\n");
scanf("%d",&num);
getchar();
printf("輸入程序的排程方法：(P/R)\n");
scanf("%c",&chose);
switch(chose)
{
case 'P':
case 'p':
PrioCreate();
Priority();
break;
case 'R':
case 'r':
TimeCreate();
RoundRun();
break;
default:break;
}
Output();
return 0;
}
void GetFirst() /*取得第一個就緒佇列節點*/
{
run = ready;
if(ready!=NULL)
{
run ->state = 'R';
ready = ready ->next;
run ->next = NULL;
}
}
void Output() /*輸出佇列資訊*/
{
PCB *p;
/*p = ready;*/
printf("程序名\t優先順序\t時間片\tcpu時間\t需要時間\t程序狀態\t計數器\n");
p = ready;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
p = finish;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
p = run;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
}
void InsertPrio(PCB *in) /*建立優先順序佇列，規定優先數越小，優先順序越低*/
{
PCB *fst,*nxt;
fst = nxt = ready;
if(ready == NULL) /*如果佇列為空，則為第一個元素*/
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else /*查到合適的位置進行插入*/
{
if(in ->prio > fst ->prio) /*比第一個還要大(大於等於)，則插入到隊頭*/
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL) /*移動指標查詢第一個別它小的元素的位置進行插入*/
{
nxt = fst;
fst = fst->next;
}
if(fst ->next == NULL) /*已經搜尋到隊尾，則其優先順序數最小，將其插入到隊尾即可*/
{
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
else /*插入到佇列中*/
{
nxt = in;
in ->next = fst;
}
}
}
}
void InsertTime(PCB *in) /*將程序插入到就緒佇列尾部*/
{
PCB *fst;
fst = ready;
if(ready == NULL)
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void InsertFinish(PCB *in) /*將程序插入到完成佇列尾部*/
{
PCB *fst;
fst = finish;
if(finish == NULL)
{
in->next = finish;
finish = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void PrioCreate() /*優先順序排程輸入函式*/
{
PCB *tmp;
int i;
printf("輸入程序名字和程序所需時間：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar(); /*吸收回車符號*/
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->prio = 50 - tmp->needtime; /*設定其優先順序，需要的時間越多，優先順序越低*/
tmp ->round = 0;
tmp ->count = 0;
InsertPrio(tmp); /*按照優先順序從高到低，插入到就緒佇列*/
}
}
void TimeCreate() /*時間片輸入函式*/
{
PCB *tmp;
int i;
printf("輸入程序名字和程序時間片所需時間：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar();
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->prio = 0;
tmp ->round = 2; /*假設每個程序所分配的時間片是2*/
tmp ->count = 0;
InsertTime(tmp);
}
}
void Priority() /*按照優先順序排程，每次執行一個時間片*/
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL) /*當就緒佇列不為空時，則排程程序如執行佇列執行*/
{
Output(); /*輸出每次排程過程中各個節點的狀態*/
while(flag)
{
run->prio -= 0; /*優先順序減去三,若設為0則優先順序不變*/
run->cputime++; /*CPU時間片加一*/
run->needtime--;/*程序執行完成的剩餘時間減一*/
if(run->needtime == 0)/*如果程序執行完畢，將程序狀態置為F，將其插入到完成佇列*/
{
run ->state = 'F';
run->count++; /*程序執行的次數加一*/
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else /*將程序狀態置為W，入就緒佇列*/
{
run->state = 'W';
run->count++; /*程序執行的次數加一*/
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst(); /*繼續取就緒佇列隊頭程序進入執行佇列*/
}
}
void RoundRun() /*時間片輪轉排程演算法*/
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL)
{
Output();
while(flag)
{
run->count++;
run->cputime++;
run->needtime--;
if(run->needtime == 0) /*程序執行完畢*/
{
run ->state = 'F';
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else if(run->count == run->round)/*時間片用完*/
{
run->state = 'W';
run->count = 0; /*計數器清零，為下次做準備*/
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst();
}
}
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五.程式執行驗證
1.RR演算法
2.動態優先順序演算法
3.靜態優先順序演算法
靜態優先順序演算法僅在一條語句上有區別，執行示意圖類似RR演算法，每個程序按照固定的優先順序（即50減去需要時間）依次執行。
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作者：cyang812
來源：CSDN
原文：https://blog.csdn.net/u011303443/article/details/49894303
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