程序排程的設計與實現——實驗報告
程序排程的設計與實現
中文摘要
無論是在批處理系統還是分時系統中，使用者程序數一般都多於處理機數、這將導致它們互相爭奪處理機。另外，系統程序也同樣需要使用處理機。這就要求程序排程程式按一定的策略，動態地把處理機分配給處於就緒佇列中的某一個程序，以使之執行。
關鍵詞
程序排程 C++ 優先順序 生命週期 pid status
前言
實驗目的
1、綜合應用下列知識點設計並實現作業系統的程序排程：鄰接表，布林陣列，非阻塞輸入，圖形使用者介面GUI，程序控制塊，程序狀態轉換，多級反饋佇列程序排程演算法。
2、加深理解作業系統程序排程的過程。
3、加深理解多級反饋佇列程序排程演算法。
實驗內容與主要設計思想
1、採用一種熟悉的語言，如 C、 PASCAL 或 C++等，編制程式，最好關鍵程式碼採用 C/C++，介面設計可採用其它自己喜歡的語言。
2、採用多級反饋佇列排程演算法進行程序排程。
3、每個程序對應一個 PCB。在 PCB 中包括程序識別符號 pid、程序的狀態標識 status、程序優先順序 priority、程序的佇列指標 next 和表示程序生命週期的資料項 life（在實際系統中不包括該項）。
4、建立程序時即建立一個 PCB，各個程序的 pid 都是唯一的， pid 是在 1到 100 範圍內的一個整數。可以建立一個下標為 1 到 100 的布林陣列，“真”表示下標對應的程序標識號是空閒的，“假”表示下標對應的程序標識號已分配給某個程序。
5、程序狀態 status 的取值為“就緒 ready”或“執行 run”，剛建立時，狀態為“ ready”。被程序排程程式選中後變為“ run”。
6、程序優先順序 priority 是 0 到 49 範圍內的一個隨機整數。
7、程序生命週期 life 是 1 到 5 範圍內的一個隨機整數。
8、初始化時，建立一個鄰接表，包含 50 個就緒佇列，各就緒佇列的程序優先順序 priority 分別是 0 到 49。
9、為了模擬使用者動態提交任務的過程，要求動態建立程序。進入程序排程迴圈後，每次按 ctrl+f即動態建立一個程序，然後將該PCB 插入就緒佇列中。按 ctrl+q 退出程序排程迴圈。
10、在程序排程迴圈中，每次選擇優先順序最大的就緒程序來執行。將其狀態從就緒變為執行，通過延時一段時間來模擬該程序執行一個時間片的過程，然後優先順序減半，生命週期減一。設計圖形使用者介面 GUI，在視窗中顯示該程序和其他所有程序的 PCB 內容。如果將該執行程序的生命週期不為 0，則重新把它變為就緒狀態，插入就緒佇列中；否則該程序執行完成，撤消其 PCB。以上為一次程序排程迴圈。
流程圖
實驗實現
實驗平臺
硬體：
CPU：Intel Core i5-8250u
RAM：ddr4 8g
SSD：Sansung pm961 256g
軟體：
OS：deepin 15.5
IDE：Qt 5.8.0
主要功能模組分析
建立程序
void PCB_adjlist::ctreat_pcb() { //根據指令建立程序
PCB *newpcb=new PCB;
newpcb->priority = qrand()%50; //優先順序0-49
newpcb->life = qrand()%5+1; //生命週期1-5
newpcb->status = true; //就緒狀態
while (true) {
int x = qrand()%100+1; //程序識別符號1-100
if (judge_empty(x - 1)) {
newpcb->pid = x;
break;
}
}
int numpri = newpcb->priority;
PCB *p = list[numpri].next;
if (p != NULL) {
while (p->next != NULL) {
p = p->next;
}
p->next = newpcb; //插到隊尾
}
else {
list[numpri].next = newpcb;
}
}執行程序
void PCB_adjlist::run_pcb() { //執行pcb
int top_pcb=-1; //記錄需最先執行的pcb指標
for (int i = 49; i >=0; i--) {
if (list[i].next != NULL) {
top_pcb = i;
break;
}
}
if (top_pcb == -1) //如果無可執行的pcb，返回
return;
PCB *p = list[top_pcb].next,*q; //建立兩個指標，*q用來進行刪除操作
p->status = 0; //改為執行狀態
if (p->life == 1) { //若生命週期為1，則執行完刪除
q = p->next;
list[top_pcb].next = q;
delete p;
}
else {
q = p->next;
list[top_pcb].next = q; //指向下一程序
p->status = 1; //就緒狀態
p->life--;
int top_pri = p->priority;
top_pri /= 2; //優先順序減半
p->priority = top_pri;
p->next = NULL;
PCB *newpcb = list[top_pri].next;
if (newpcb == NULL) { //插入新優先順序佇列
list[top_pri].next = p;
}
else {
while (newpcb->next != NULL)
newpcb = newpcb->next;
newpcb->next = p;
}
}
return;
}、快捷鍵設定
newAction = new QAction("New PCB",this);
this->newAction->setShortcut(tr("ctrl+f")); //快捷鍵
定時執行
QObject::connect(timer, SIGNAL(timeout()), this, SLOT(slotRun())); //設定定時執行
void MainWindow::slotStart()
{
timer->start(1000); //開始定時執行函式，時間間隔為1s
}實驗結果
