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  • 操作系统算法模拟实例之单处理机系统进程调度 1.实验目的 在多道程序或多任务系统中,系统回时处于就绪态的进程有若干个,为使系统中 的各进程能有条不素地运行,必须选择某种调度策略,以选择一进程占用处理机。 ...

    操作系统算法模拟实例之单处理机系统进程调度

    1.实验目的

    在多道程序或多任务系统中,系统回时处于就绪态的进程有若干个,为使系统中
    的各进程能有条不素地运行,必须选择某种调度策略,以选择一进程占用处理机。
    要求学生设计一个模拟单处理机调度算法,以巩固和加探对进念和进程调度算法的理解。

    2.实验内容

    编写程序完成单处理机系统中的进程调度,要求采用最高优先级优先调度算法。具体内容包括

    • 确定进程控制块的内容和组织方式;
    • 完成进程创建原语和进调度原语:
    • 编写主函数井对所做的工作进行测试

    3.实验指导

    进程调度算法:

    采用最高优先级优先调度算法(即把处理机分配给优先级最高的进程)和先来先服务调度算法,每个进程用一个进程控制块(PCB)表示,进程控制块可以包含以下信息: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。进程的优先数(表示优先级别)及需要的运行时间可以事先人为描定(也可以随机数产生),进程的到达时间为进程输入的时间。进程的运行时间以时间片为单位。

    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,则激销该进程,如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达到所需要的运行时间,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,以假进
    行检查。重复以上过程,直到所有进程都完成为止。

    4.程序实例

    #include"stdio.h"
    #include <stdlib.h>
    #include <conio.h>
    #define getpch(type)(type *)malloc(sizeof(type))
    
    struct pcb               //定义进程控制块
    {
        char name[10];
        char state;
        int super;
        int ntime;
        int rtime;
        struct pcb* link;
    }*ready=NULL,*p;
    typedef struct pcb PCB;
    int sort()                  //建立对进程进行优先级排列的函数
    {
        PCB *first,*second;
        int insert = 0;
        //优先级最大者,插入队首
        if((ready==NULL)||((p->super )>(ready->super )))
        {
            p->link =ready;
            ready=p;
        }
        else        //进程比较优先级,插入适当的位置中
        {
            first = ready;
            second = first->link ;
            while(second != NULL)
            { //插入进程比当前进程优先数大、插到当前进程前面
                if((p->super )>(second->super ))
                {
                    p->link =second;
                    first->link = p ;
                    second = NULL;
                    insert = 1;
                }
                else    //插入进程优先级数最低,则插入到队尾
                {
                    first=first->link ;
                    second=second->link ;
                }
            }
            if(insert==0)   first->link=p;
        }
    }
    /*
        说明:上述程序首先定义进程控制块结构,然后对每个进程的优先级赋初值,完成
        优先级的排序过程,把优先级大的进程插入就绪队首,等待cup调度,该实验完成了
        优先级大者优先调度的原则,从而对进程调度过程加深理解和掌握
    */
    int input() //建立进程控制块函数
    {
        int i,num;
    
        system("cls");       //清屏
        printf("\n请输入进程个数?");
        scanf("%d",&num);
        for(i = 0; i < num; i++)
        {
            printf("\n进程号 No.%d:\n",i);
            p = getpch(PCB);
            printf("\n输入进程名:");
            scanf("%s",p->name );
            printf("\n 输入进程优先数:");
            scanf("%d",&p->super );
            printf("\n 输入进程运行时间:");
            scanf("%d",&p->ntime );
            printf("\n");
            p->rtime = 0;
            p->state = 'w';
            p->link = NULL;
            sort();
        }
    }
    int space()
    {
        int l = 0;
        PCB *pr = ready;
        while(pr!=NULL)
        {
            l++;
            pr = pr->link;
    
        }
        return(l);
    }
    int disp(PCB *pr)
    {
        printf("\n qname\t state\t super \t ndtime \t runtime \n");
        printf("|%s\t",pr->name);
        printf("|%c\t",pr->state);
        printf("|%d\t",pr->super);
        printf("|%d\t",pr->ntime);
        printf("|%d\t",pr->rtime);
        printf("\n");
    
    }
    int check()         //进程查看函数
    {
        PCB *pr;
        printf("\n****当前正在运行的程序是:%s",p->name );     //显示当前运行进程
        disp(p);
        pr=ready;
        printf("\n****当前就绪队列状态为:\n");                //显示就绪队列状态
        while (pr!=NULL)
        {
            disp(pr);
            pr=pr->link;
        }
    }
    int destroy()                      //建立进程撤销函数(进程运行结束,撤销进程)
    {
        printf("\n进程{%s}已完成.\n",p->name );
        free(p);
    
    }
    int running()                  //建立进程就绪函数(进程运行时间到,置就绪状态)
    {
        (p->rtime )++;
        if(p->rtime ==p->ntime )
            destroy();
        else
        {
            (p->super )--;
            p->state ='w';
            sort();
        }
    }
    int main()
    {
        int len,h = 0;
        char ch;
        input();
        len = space();
        while((len!=0)&&(ready != NULL))
        {
            ch=getchar();
            h++;
            printf("\n The execute number:%d\n",h);
            p=ready;
            ready=p->link ;
            p->link =NULL;
            p->state ='R';
            check();
            running();
            printf("\n 按任意键继续....");
            ch=getchar();
    
        }
        printf("\n\n进程已经完成.\n");
        ch=getchar();
    }
    
    展开全文
  • 操作系统设计实现一个简单的数据链路层协议编写程序完成处理器系统进程调度,要求采用时间片轮转法调度策略。
  • 1.进程控制块的数据结构定义如下: pointer=^pcb; pcb=RECORD name:char; status:string; priority:integer;//进程动态优先级 ax:integer; next:pointer; times://进程要求服务时间 END; 2.通过过程creat...
  • 操作系统实验-单处理机系统进程调度

    千次阅读 多人点赞 2018-12-17 17:43:56
    实验项目一:单处理机系统进程调度 4学时 (一)实验目的要求 通过模拟进程控制方法和单处理机系统下的进程调度,了解进程的结构、进程的创建与撤销,进程的组织及进程的状态及其转换,掌握进程调度策略。 (二...

    实验项目一:单处理机系统的进程调度 4学时

    (一)实验目的要求

    通过模拟进程控制方法和单处理机系统下的进程调度,了解进程的结构、进程的创建与撤销,进程的组织及进程的状态及其转换,掌握进程调度策略。

    (二)实验材料和仪器设备

    Windows操作系统环境下的个人微机。

    (三)实验内容

    设计实现一个对N个进程采用动态优先权算法的进程调度。本实验为单机模拟进程调度算法,在程序设计时不需真正地建立线程或进程。

    程序要求:为了清楚地观察诸进程的调度过程,程序中应有显示或打印语句,能显示或打印每次被选中进程的进程名,以及运行一次后进程队列的变化。打印程序运行时的初值和运行结果的要求如下:

    I)进程控制块的初始状态。

     

    II)选中运行的进程名以及选中进程运行后的各进程控制块状态。

     

    对于II要求每选中一个进程运行后都要打印。

    【提示】

    (1)假定系统有5个进程,每一个进程用一个进程控制块PCB来代表,进程控制块的格式为:

    进程名

    指针

    要求运行时间

    优先数

    状态

    其中,进程名——作为进程的标识,假设五个进程的进程名分别为P1,P2,P3,P4,P5。

    指针——按优先数的大小把5个进程连成队列,用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址,最后一个进程中的指针为“0”。

    要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

    优先数——赋予进程的优先数,调度时总是选取优先数大的进程先执行。

    状态——可假设有两种状态,“就绪”状态和“结束”状态。5个进程的初始状态都为“就绪”,用“R”表示,当一个进程运行结束后,它的状态为“结束”,用“E”表示。

    (2)在每次运行设计的处理机调度程序之前,为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。

    (3)为了调度方便,把5个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程,用指针指出队列的连接情况。例: 

      队首标志

             K2    

    K1

    P1

     K2

    P2

     K3

    P3

     K4

    P4

     K5

    P5

     

    0

     

    K4

     

    K5

     

    K3

     

    K1

     

    2

     

    3

     

    1

     

    2

     

    4

     

    1

     

    5

     

    3

     

    4

     

    2

     

    R

     

    R

     

    R

     

    R

     

    R

     

    PCB1

     

    PCB2

     

    PCB3

     

    PCB4

     

    PCB5

    (4)处理机调度总是选队首进程运行。优先权改变的原则,进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度,所以,对被选中的进程并不实际的启动运行,而是执行:

    优先数-1

    要求运行时间-1

    来模拟进程的一次运行。

    提醒注意的是:在实际的系统中,当一个进程被选中运行时,必须恢复进程的现场,让它占有处理器运行,直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。

    (5)进程运行一次后,若要求运行时间¹0,则再将它加入队列(按优先数大小插入,且置队首标志);若要求运行时间=0,则把它的状态修改成“结束”(E),且退出队列。

    (6)若“就绪”状态的进程队列不为空,则重复上面(4)和(5)的步骤,直到所有进程都成为“结束”状态。

    (7)为5个进程任意确定一组“优先数”和“要求运行时间”,启动所设计的处理机调度程序,显示或打印逐次被选中进程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。

     

    代码:

    #include<iostream>
    #include<queue>
    #include<vector>
    #define maxn 10
    #define R true
    #define E false
    using namespace std;
    
    struct Node
    {
    	string name;  //进程名 
    	int *p;       //指针 
    	int ndtime;   //需要运行时间 
    	int prenum;   //优先级数 
    	int state;    //状态 
    }pcb[maxn];
    
    struct cmp
    {
    	bool operator()(const Node &p,const Node &q){
    		return p.prenum<q.prenum;  //根据优先级数从大到小排序 
    	}
    };
    void RunQueue(int n);
    void MuiltyInput();
    void Init(); 
    
    int main()
    {
    	Init();
    	
    	RunQueue(5);
    	
    	MuiltyInput();
    	
    	return 0;
    }
    void Init()
    {
    	printf("以下是进程数为5的情况的展示:\n");
    	pcb[1].name = "k1";
    	pcb[1].ndtime = 10;
    	pcb[1].prenum = 17;
    	pcb[1].state = R;			
    	
    	pcb[2].name = "k2";
    	pcb[2].ndtime = 8;
    	pcb[2].prenum = 15;
    	pcb[2].state = R;
    	
    	pcb[3].name = "k3";
    	pcb[3].ndtime = 9;
    	pcb[3].prenum = 16;
    	pcb[3].state = R;
    	
    	pcb[4].name = "k4";
    	pcb[4].ndtime = 5;
    	pcb[4].prenum = 14;
    	pcb[4].state = R;
    	
    	pcb[5].name = "k5";
    	pcb[5].ndtime = 6;
    	pcb[5].prenum = 18;
    	pcb[5].state = R;
    }
    void RunQueue(int n)
    {
    	priority_queue<Node,vector<Node>,cmp> q;
    	vector<string> v;
    	
    	for(int i=1;i<=n;++i)
    	{
    		cout<<"将进程"<<pcb[i].name<<"加入队列"<<endl; 
    		q.push(pcb[i]);
    	}
    	while(!q.empty()){
    		Node t = q.top();
    		q.pop();
    		cout<<"执行进程"<<t.name<<endl;
    		v.push_back(t.name);
    		t.prenum -= 1;
    		t.ndtime -= 1;
    		if(t.ndtime!=0){
    			q.push(t);
    			cout<<"将进程"<<t.name<<"再次加入队列"<<endl; 
    		}
    		else{
    			cout<<"进程"<<t.name<<"退出队列,状态为结束"<<endl;
    			t.state = E;
    		}
    	}
    	cout<<"============模拟进程结束============="<<endl; 
    	
    	cout<<"进程运行序列为:"<<endl;
    	for(int i=0;i<v.size();++i){
    		cout<<v[i]<<" ";
    	}
    	cout<<endl;
    	
    }
    void MuiltyInput()
    {
    	int n;  //进程数 
    	while(1){
    		printf("请输入进程数(1-6) : ");
    		scanf("%d",&n);
    		for(int i=1;i<=n;++i){
    			printf("请输入第%d个进程的 运行所需时间(5-10),优先级数(10-20),运行状态(0/1,初始为1):\n",i);
    			scanf("%d %d %d",&pcb[i].ndtime,&pcb[i].prenum,&pcb[i].state);
    		} 
    		RunQueue(n);
    	} 
    } 
    

     运行结果截图:

    假设5个进程的运行结果:

     

    输入任意进程数的运行结果:

    展开全文
  • 自己写的代码和实验报告,模拟了在单处理机系统下的进程调度。适于操作系统初学者理解操作系统中的进程调度原理。(希望朋友们先根据要求自己实现代码,然后再参考我的代码。)
  • 操作系统实验单处理机系统进程调度 假设某单处理机系统采用“基于动态优先权的时间片轮转”调度算法。进程队列采用单向链表组织进程控制块。 过程:假设进入的进程有3个,轮转时间片为5 运行逻辑如下: ...

    操作系统实验之单处理机系统的进程调度


    假设某单处理机系统采用“基于动态优先权的时间片轮转”调度算法。进程队列采用单向链表组织进程控制块。

    过程:假设进入的进程有3个,轮转时间片为5,每经过一个时间片要么优先级发生变化(在我的实验中加2,也就是优先级降低两个等级),要么该进程结束(删除节点)。
    在这里插入图片描述
    运行逻辑如下:
    初始化:
    在这里插入图片描述
    根据优先级排序:
    在这里插入图片描述
    第一个时间片轮转后:
    在这里插入图片描述
    第二个时间片轮转后:
    在这里插入图片描述
    第三个时间片轮转后:
    在这里插入图片描述
    第四个时间片轮转后:
    在这里插入图片描述
    第五个时间片轮转后所有节点均被删除。
    代码:

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <string.h>
    
    typedef struct pcb
    {
        int name;                 //进程名
        int status;               //进程状态
        int priority;             //进程优先级
        int time;                 //进程所需运行时间
        struct pcb *next;         //指向下一个节点
    }pcb;
    
    int M;
    pcb *creat(int count, pcb *head)   //count为进程数
    {
        pcb *q, *p;
        head = (pcb *)malloc(sizeof(pcb)); //头指针
        p = head;
        int i = 0;
        for(i = 0; i < count; i++)
    	{
            q = (pcb *)malloc(sizeof(pcb));
            printf("input %d process name: ", i+1);
            scanf("%d", &q->name);
            printf("input %d process priority: ", i+1);
            scanf("%d", &q->priority);
            printf("input %d process time: ", i+1);
            scanf("%d", &q->time);
            q->status = 1; //默认进程为就绪态
            p->next = q;
            p = q;
        }
        p->next = NULL;
        return head;
    }
    
    void Sort1(pcb *head)
    {
        pcb * q, *p, *tail, *temp;
        tail = NULL;
        q = head;
        while((head->next) != tail)
    	{
            p = head->next;
            q = head;
            while(p->next != tail)
    		{
    	        if((p->priority) > (p->next->priority)){
    	            q->next = p->next;
    	            temp = p->next->next;
    	            p->next->next = p;
    	            p->next = temp;
    	            p = q->next;
    	        }
    	        p = p->next;
    	        q = q->next;
        	}
        	tail = p;
        }
    
    }
    
    void Print(pcb *head)
    {
    	pcb *ptr = head->next;
        while(ptr != NULL){
              printf("name = %d, pro = %d, status = %d, time = %d\n", ptr->name,ptr->priority, ptr->status, ptr->time);
              ptr = ptr->next;
        }
    }
    
    pcb *sch(pcb *head){
        pcb * ptr = head->next;
        while(ptr != NULL){ //有进程
            printf("name = %d, pro = %d, status = %d, time = %d\n", ptr->name, ptr->priority, ptr->status, ptr->time);
    
            ptr->priority = ptr->priority + 2;
    
            ptr->time = ptr->time - M;
            if(ptr->time > 0) {
                Sort1(head);
            } else {
    	    ptr->time = 0;
                ptr->status = 0;
                head->next = ptr->next; //进程结束,删除
            }
    
    	printf("list:\n");
    	Print(head);
    	printf("\n\n");    
    
    	ptr = head->next;
        }
        return head;
    }
    
    int main()
    {
        int num;
        pcb *head;
        printf("please enter the size of the time slice:");
        scanf("%d", &M);
        printf("Number of input processes:");
        scanf("%d",&num);
    
        head = creat(num, head);
        printf("\n");
    	Print(head);
    
        printf("\n\nstart:\n");
        Sort1(head);
        sch(head);
        return 0;
    }
    

    结果:
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    (一)实验目的要求

    通过模拟进程控制方法和单处理机系统下的进程调度,了解进程的结构、进程的创建与撤销,进程的组织及进程的状态及其转换,掌握进程调度策略。

    (二)实验材料和仪器设备

    Windows操作系统环境下的个人微机。

    (三)实验内容

    设计实现一个对N个进程采用动态优先权算法的进程调度。本实验为单机模拟进程调度算法,在程序设计时不需真正地建立线程或进程。

    程序要求:为了清楚地观察诸进程的调度过程,程序中应有显示或打印语句,能显示或打印每次被选中进程的进程名,以及运行一次后进程队列的变化。打印程序运行时的初值和运行结果的要求如下:

    I)进程控制块的初始状态。

    II)选中运行的进程名以及选中进程运行后的各进程控制块状态。

    对于II要求每选中一个进程运行后都要打印。

    【提示】

    (1)假定系统有5个进程,每一个进程用一个进程控制块PCB来代表,进程控制块的格式为:

    在这里插入图片描述
    其中,进程名——作为进程的标识,假设五个进程的进程名分别为P1,P2,P3,P4,P5。

    指针——按优先数的大小把5个进程连成队列,用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址,最后一个进程中的指针为“0”。

    要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

    优先数——赋予进程的优先数,调度时总是选取优先数大的进程先执行。

    状态——可假设有两种状态,“就绪”状态和“结束”状态。5个进程的初始状态都为“就绪”,用“R”表示,当一个进程运行结束后,它的状态为“结束”,用“E”表示。

    (2)在每次运行设计的处理机调度程序之前,为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。

    (3)为了调度方便,把5个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程,用指针指出队列的连接情况。例:

    队首标志
    K2
    在这里插入图片描述
    (4)处理机调度总是选队首进程运行。优先权改变的原则,进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度,所以,对被选中的进程并不实际的启动运行,而是执行:

    优先数-1

    要求运行时间-1

    来模拟进程的一次运行。

    提醒注意的是:在实际的系统中,当一个进程被选中运行时,必须恢复进程的现场,让它占有处理器运行,直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。

    (5)进程运行一次后,若要求运行时间¹0,则再将它加入队列(按优先数大小插入,且置队首标志);若要求运行时间=0,则把它的状态修改成“结束”(E),且退出队列。

    (6)若“就绪”状态的进程队列不为空,则重复上面(4)和(5)的步骤,直到所有进程都成为“结束”状态。

    (7)为5个进程任意确定一组“优先数”和“要求运行时间”,启动所设计的处理机调度程序,显示或打印逐次被选中进程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。

    代码:

    #include<iostream>
    #include<queue>
    #define maxn 10
    #define R true
    #define E false
    #pragma   warning (disable: 4786)
    #include<vector>
    #include<string>
    using namespace std;
    
    struct Node
    {
    	string name; //进程名
    	int *p; //指针
    	int time; //运行时间
    	int prenum; //优先级
    	int state; //状态
    
    }zjc[maxn];
    
    struct cmp{
    	bool operator()(const Node &p,const Node &q){
    		return p.prenum<q.prenum;
    	}
    };
    
    void RunQueue(int n);
    void Input();
    void Init();
    
    int main(){
    
    	Init();
    	RunQueue(5);
    	Input();
    	return 0;
    }
    
    void Init(){
    	printf("若进程数为5:\n");
    	zjc[1].name= "k1";
    	zjc[1].time= 10;
    	zjc[1].prenum= 17;
    	zjc[1].state = R;
    	
    
    
    	zjc[2].name= "k2";
    	zjc[2].time= 18;
    	zjc[2].prenum= 15;
    	zjc[2].state = R;
    
    
    	zjc[3].name= "k3";
    	zjc[3].time= 9;
    	zjc[3].prenum= 16;
    	zjc[3].state = R;
    
    
    	zjc[4].name= "k4";
    	zjc[4].time= 5;
    	zjc[4].prenum= 16;
    	zjc[4].state = R;
    
    
    	zjc[5].name= "k5";
    	zjc[5].time= 6;
    	zjc[5].prenum= 18;
    	zjc[5].state = R;
    
    }
    
    void RunQueue(int n){
    	
    	priority_queue<Node,vector<Node>,cmp> q;
    	vector<string> v;
    	int i;
    	for(i=1;i<=n;i++){
    
    		cout<<"将进程"<<zjc[i].name<<"加入队列"<<endl; 
    		q.push(zjc[i]);
    		
    	}
    	while(!q.empty()){
    	
    		Node t = q.top();
    		q.pop();
    		cout<<"执行进程"<<t.name<<endl;
    		v.push_back(t.name);
    		t.prenum -=2;
    		t.time -=1;
    		if(t.time!=0){
    			q.push(t);
    			cout<<"将进程"<<t.name<<"再次加入队列"<<endl;
    		}else{
    			cout<<"进程"<<t.name<<"退出队列"<<endl;
    			t.state = E;
    		}
    	}
    	cout<<"================模拟进程结束=========================="<<endl;
    
    	cout<<"进程运行序列为:"<<endl;
    	for(i=0;i<v.size();++i){
    		cout<<v[i]<<"  ";
    	}
    	cout<<endl;
    }
    void Input(){
    		int n;
    		while(1){
    			printf("请输入进程数(1-6) : ");
    			scanf("%d",&n);
    			for(int i=1;i<=n;++i){
    				printf("请输入第%d个进程的 运行所需时间(5-10),优先级数(10-20),运行状态(0/1,初始为1):\n",i);
    				scanf("%d %d %d",&zjc[i].time,&zjc[i].prenum,&zjc[i].state);
    			}
    			RunQueue(n);
    	}
    
    }
    
    

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空空如也

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单处理机系统的进程调度实验