進程調(diào)度模擬程序課程設(shè)計

1、<p>　　《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計報告</p><p>　　專業(yè)： 計算機科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　班級： 09計本班 </p><p>　　題目名稱： 進程調(diào)度模擬程序 </p><p>　　完成日期： 2012年6月20日 </p><p><b>　　目

2、錄</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計目的3</p><p>　　第二章 課程設(shè)計要求3</p><p>　　第三章 設(shè)計思想4</p><p>　　3.1 基本概念4</p><p>　　3.2 進程控制塊5</p><p>　　3.3 算法思想5</p

3、><p>　　第四章 詳細(xì)設(shè)計6</p><p>　　4.1 程序設(shè)計流程圖6</p><p>　　4.2 程序各模塊功能介紹6</p><p>　　第五章 運行結(jié)果及分析14</p><p>　　5.1 程序調(diào)試14</p><p>　　5.2 運行結(jié)果15</p>&l

4、t;p>　　5.3 結(jié)果分析17</p><p><b>　　第六章 總結(jié)17</b></p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p><b>　　進程調(diào)度模擬程序 </b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計目的</p><

5、p>　　深入掌握進程調(diào)度的概念原理和實現(xiàn)方法，理解操作系統(tǒng)進程管理中進行進程調(diào)度的過程和編程方法，掌握先來先服務(wù)調(diào)度算法和最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法，創(chuàng)建進程控制塊PCB。理解進程的狀態(tài)及變化，動態(tài)顯示每個進程的當(dāng)前狀態(tài)及進程的調(diào)度情況。進程調(diào)度是處理機管理的核心內(nèi)容。本次課程設(shè)計用C語言編寫模擬進程調(diào)度程序，以便加深理解有關(guān)進程控制快、進程隊列等概念，并體會最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先與按時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度結(jié)合算法的優(yōu)缺點。</p>

6、<p>　　第二章 課程設(shè)計要求</p><p>　　編寫一個進程調(diào)度程序，允許多個進程并行執(zhí)行。</p><p>　　1、進程調(diào)度算法：采用最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先與按時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度結(jié)合算法。</p><p>　　2、每個進程有一個進程控制塊（PCB）表示。進程控制塊可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、到達時間、需要運行時間、已用CPU時間、進程狀態(tài)等等。</

7、p><p>　　3、進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間可在運行時輸入，進程的到達時間為輸入進程的時間。</p><p>　　4、進程的運行時間以時間片為單位進行計算。</p><p>　　5、每個進程的狀態(tài)可以是就緒 W（Wait）、運行R（Run）、或完成F（Finish）三種狀態(tài)之一。</p><p>　　6、就緒進程獲得 CPU后都只能運行一個時

8、間片。</p><p>　　7、如果運行一個時間片后，進程的已占用 CPU時間已達到所需要的運行時間，則撤消該進程，如果運行一個時間片后進程的已占用CPU時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還需要繼續(xù)運行，此時應(yīng)將進程的優(yōu)先數(shù)減1（即降低一級），然后把它插入就緒隊列等待CPU。</p><p>　　8、每進行一次調(diào)度程序都打印一次運行進程、就緒隊列、以及各個進程的 PCB，以便進行檢查。

9、</p><p>　　重復(fù)以上過程，直到所要進程都完成為止。</p><p><b>　　第三章 設(shè)計思想</b></p><p><b>　　3.1 基本概念</b></p><p>　　優(yōu)先級調(diào)度算法：按照進程的優(yōu)先級大小來調(diào)度。使高優(yōu)先級進程或線程得到優(yōu)先的處理的調(diào)度策略稱為優(yōu)先級調(diào)度算法。進

10、程的優(yōu)先級可以由系統(tǒng)自動地按一定原則賦給它，也可由系統(tǒng)外部來進行安排。本次課程設(shè)計是自己給定進程的優(yōu)先級。</p><p>　　但在許多采用優(yōu)先級調(diào)度的系統(tǒng)中，通常采用動態(tài)優(yōu)先數(shù)策略。即一個進程的優(yōu)先級不是固定的，往往是隨許多因素的變化而變化。尤其隨作業(yè)（進程）的等待時間，已使用的處理器時間或其他系統(tǒng)資源的使用情況而定，以防止低優(yōu)先級進程或線程長期饑餓現(xiàn)象發(fā)生</p><p>　　時間片輪

11、轉(zhuǎn)算法： 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度是一種最古老，最簡單，最公平且使用最廣的算法。每個進程被分配一個時間段，稱作它的時間片，即該進程允許運行的時間。如果在時間片結(jié)束時進程還在運行，則CPU將被剝奪并分配給另一個進程。如果進程在時間片結(jié)束前阻塞或結(jié)束，則CPU當(dāng)即進行切換。調(diào)度程序所要做的就是維護一張就緒進程列表，當(dāng)進程用完它的時間片后，它被移到隊列的末尾。時間片輪轉(zhuǎn)算法主要用于處理器調(diào)度。采用此算法的系統(tǒng)，其進程就緒隊列往往按進程到達的時間來排序。

12、進程調(diào)度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進程，也就是說按照先進先出原則調(diào)度，但一旦進程占有處理器僅使用一個時間片，在使用完一個時間片后，進程還沒有完成其運行，它也必須釋放出（被搶占）處理器給下一個就緒的進程。而被搶占的進程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等候再次運行。</p><p>　　進程調(diào)度程序選擇一個就緒狀態(tài)的進程，使之在處理器上運行，每個進程的狀態(tài)信息用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（進程控制塊PCB）表示，進程的調(diào)度采用最高優(yōu)先

13、數(shù)優(yōu)先和按時間片輪轉(zhuǎn)相結(jié)合的調(diào)度算法，并且采用動態(tài)優(yōu)先數(shù)策略，選擇進程占用處理器后該進程僅能使用一個時間片，運行完后優(yōu)先數(shù)減1。</p><p><b>　　進程的狀態(tài)：</b></p><p>　　運行狀態(tài)R（Run）：進程正在處理器上運行。</p><p>　　就緒狀態(tài)W（Wait）：一個進程獲得了除處理器外的一切所需資源，一旦得到處理器即

14、可運行。</p><p>　　完成狀態(tài)F（Finish）：一個進程一旦完成，就停止運行。</p><p><b>　　3.2 進程控制塊</b></p><p>　　描述進程的狀態(tài)信息，用結(jié)構(gòu)體定義</p><p>　　typedef struct process </p><p>　　{ ch

15、ar name[10]; //進程名</p><p>　　int priority; //優(yōu)先數(shù)</p><p>　　Time ReachTime; //到達時間</p><p>　　Time NeedTime; //需要運行時間</p><p>　　Time UsedT

16、ime; //已用時間</p><p>　　char state; //進程狀態(tài)</p><p>　　}PCB; //進程控制塊</p><p>　　圖1 進程調(diào)度模擬程序模塊圖</p><p><b>　　3.3 算法思想</b></p

17、><p>　　定義結(jié)構(gòu)體PCB描述進程的進程控制塊，定義數(shù)組PCB pcb[Max]存放進程</p><p>　　進程調(diào)度程序調(diào)用face()函數(shù)選擇所要進行的操作。輸入1則增加進程并調(diào)度進程；輸入2則打印進程，輸入0則任務(wù)結(jié)束；增加進程，調(diào)用AddProcess()函數(shù)，將輸入的進程存放在數(shù)組pcb[Max]中；打印進程，調(diào)用print()函數(shù)，在該函數(shù)中首先調(diào)用sort()函數(shù)對進程按優(yōu)先

18、級和先來先服務(wù)排序，然后顯示輸出排序后的進程。進程調(diào)度，調(diào)用attemper()函數(shù)，調(diào)度優(yōu)先級最高的進程分配給CPU使之運行一個時間片，進程優(yōu)先級排序，調(diào)用sort()函數(shù)，按照先來先服務(wù)和優(yōu)先級排序，使排序完最優(yōu)先運行的進程存放在pcb[0]中。</p><p><b>　　第四章 詳細(xì)設(shè)計</b></p><p>　　4.1 程序設(shè)計流程圖</p>

19、<p>　　圖2 程序設(shè)計流程圖</p><p>　　4.2 程序各模塊功能介紹</p><p>　　<1> 進程優(yōu)先級排序sort( )函數(shù)：函數(shù)用冒泡法排序，首先按到達時間排序，使到達時間最早（即pcb[n].ReachTime最?。┑倪M程被交換到pcb[0]中，再按優(yōu)先級排序，使具有最高優(yōu)先級（即pcb[n].priority最大）的進程被交換到pcb[0]

20、中。相同優(yōu)先級的進程只按到達時間排序 。</p><p><b>　　主要代碼如下：</b></p><p>　　for (i=0;i<n-1;i++) //先按到達時間排序</p><p>　　{ for (j=n-2;j>=i;j--)</p><p>　　{ if (pcb[j+1].

21、ReachTime<pcb[j].ReachTime)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp=pcb[j];</p><p>　　pcb[j]=pcb[j+1];</p><p>　　pcb[j+1]=temp;</p><p><b>　　}<

22、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　for (i=0;i<n-1;i++) //再按優(yōu)先級進行排序</p><p>　　{ for (j=n-2;j>=i;j--)</p><

23、p>　　{ if (pcb[j+1].priority>pcb[j].priority)</p><p>　　{ temp=pcb[j];</p><p>　　pcb[j]=pcb[j+1];</p><p>　　pcb[j+1]=temp;</p><p><b>　　}</b></p>

24、<p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　進程優(yōu)先級排序Sort()函數(shù)的流程圖如圖3所示。</p><p>　　圖3 sort( )函數(shù)流程圖</p><p>　　<2> 打印進程print( )函數(shù)：先調(diào)用sort（）排

25、序函數(shù)對進程進行排序，排序完再打印輸出進程</p><p><b>　　主要代碼如下： </b></p><p><b>　　sort();</b></p><p>　　printf("\n 進程名 優(yōu)先級 到達時間 需要時間 已用時間 進程狀態(tài) \n");</p><p&g

26、t;　　for (i=0;i<n;i++)</p><p>　　{printf("%8s%8d%8d%10d%10d%10c\n",pcb[i].name,pcb[i].priority,pcb[i].ReachTime,pcb[i].NeedTime,pcb[i].UsedTime,pcb[i].state);</p><p><b>　　}</

27、b></p><p>　　<3> 進程調(diào)入AddProcess()函數(shù)：增加進程函數(shù)，輸入要添加的進程的進程控制塊的信息，并依次存放在數(shù)組PCB pcb[Max]中，每加入一個進程后判斷是否還要繼續(xù)增加進程，若是則繼續(xù)循環(huán)的執(zhí)行操作</p><p>　　主要代碼如下： </p><p><b>　　do {</b>&l

28、t;/p><p>　　printf("\n請輸入進程名");</p><p>　　scanf("%s",pcb[n].name);</p><p>　　printf("請輸入進程的優(yōu)先級");</p><p>　　scanf("%d",&pcb[n].prio

29、rity);</p><p>　　printf("請輸入進程需要的時間");</p><p>　　scanf("%d",&pcb[n].NeedTime);</p><p>　　pcb[n].ReachTime=n;</p><p>　　pcb[n].UsedTime=0;</p>

30、<p>　　pcb[n].state='W';</p><p><b>　　n++;</b></p><p>　　printf("還要繼續(xù)增加進程嗎,是(Y),否(N)");</p><p><b>　　do { </b></p><p>　　ch=g

31、etchar();</p><p>　　} while(ch!='Y'&&ch!='N'&&ch!='y'&&ch!='n');</p><p>　　}while (ch=='Y'||ch=='y');</p><p>　　

32、打印進程print( )函數(shù)和進程調(diào)入函數(shù)AddProcess()函數(shù)的流程圖如圖4和圖5所示。</p><p>　　圖 4 print( )函數(shù)流程圖 </p><p>　　圖 5 AddProcess()函數(shù)流程圖</p><p>　　<4> 進程調(diào)入attemper( )函數(shù)：調(diào)度排完序后

33、存放在pcb[0]中的進程，分配給該進程CPU，使之運行一個時間片，然后比較進程的剩余時間(pcb[0].NeedTime-pcb[0].UsedTime)是否小于時間片的大小pTime，若是，則該進程調(diào)度完成，進程處于完成狀態(tài)，若非，則已用時間加上一個時間片，進程處于就緒狀態(tài)繼續(xù)等待運行，然后調(diào)用print( )函數(shù)打印輸出當(dāng)前進程的狀態(tài)并排序，直至所有進程處于完成狀態(tài)后結(jié)束運行。</p><p>　　主要代碼

34、如下： </p><p><b>　　do { </b></p><p>　　if ((pcb[0].NeedTime-pcb[0].UsedTime)>pTime)</p><p>　　{ pcb[0].UsedTime+=pTime; //已用時間加時間片</p><p>　　pcb[0].prior

35、ity--;//優(yōu)先級減一</p><p>　　pcb[0].state='W';</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　{ pcb[0].UsedTime=pcb[0].NeedTime; //已用時間等于需

36、要時間</p><p>　　pcb[0].priority=-1000;//優(yōu)先級置為零</p><p>　　pcb[0].state='F';//完成進程，將狀態(tài)置為完成</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　print();</b></p>

37、;<p>　　}while(pcb[0].state!='F');</p><p>　　進程調(diào)入attemper( )函數(shù)流程圖如圖6所示。</p><p>　　圖6 attemper( )函數(shù)流程圖</p><p>　　<5> 選擇操作face( )函數(shù)：函數(shù)打印所能進行的操作以供選擇。輸入1則是增加進程后調(diào)度進程，輸入

38、2則是打印進程，輸入0則是任務(wù)結(jié)束。</p><p><b>　　主要代碼如下：</b></p><p>　　char choose;</p><p>　　printf("\n增加進程并調(diào)度進程，請按1");</p><p>　　printf("\n打印進程，請按2");</

39、p><p>　　printf("\n任務(wù)結(jié)束, 請按0");</p><p>　　printf("\n請選擇:");</p><p><b>　　do{</b></p><p>　　choose=getchar();</p><p>　　} while(cho

40、ose!='1'&&choose!='2'&&choose!='0');</p><p>　　return choose;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　選擇操作face( )函數(shù)流程圖如圖7所示。</p><p&

41、gt;　　圖7 face( )函數(shù)流程圖</p><p>　　<6> main( )函數(shù)：首先設(shè)置時間片的大小pTime，然后調(diào)用face()函數(shù)選擇要進行的操作，choose='1'則增加進程并調(diào)度，choose='2'則打印進程，choose='0'則任務(wù)結(jié)束。</p><p><b>　　主要代碼如下：</

42、b></p><p>　　char choose;</p><p>　　n=0; //初始化進程數(shù)為0</p><p>　　printf("設(shè)置時間片的大小:");</p><p>　　scanf("%d",&pTime);</p><p>　　choose=

43、face();</p><p><b>　　do </b></p><p>　　{ if (choose=='1')</p><p>　　{ AddProcess();</p><p><b>　　print();</b></p><p>　　attem

44、per();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (choose=='2')</p><p>　　{ print();</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if (choose=='0')

45、</p><p>　　{ return;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　choose=face();</p><p>　　} while(1);</p><p><b>　　函數(shù)間的關(guān)系：</b></p><p>　　1

46、）sort( )函數(shù)嵌套在print()函數(shù)中調(diào)用</p><p>　　2）調(diào)用AddProcess()函數(shù)前必須先調(diào)用print()函數(shù)對進程進行排序并打印。</p><p>　　Main()函數(shù)的流程圖如圖8所示。</p><p>　　圖8 main( )函數(shù)流程圖</p><p>　　第五章 運行結(jié)果及分析</p>&l

47、t;p><b>　　5.1 程序調(diào)試</b></p><p>　　此次課程設(shè)計進程調(diào)度模擬程序是用C編寫的程序，運行環(huán)境是Microsoft Visual C++6.0。在VC++6.0中的編寫的程序如圖9所示。</p><p>　　圖 9 vc++6.0中調(diào)試程序</p><p><b>　　5.2 運行結(jié)果</b>

48、;</p><p>　　首先設(shè)置時間片大小，然后根據(jù)提示，選擇1創(chuàng)建進程，輸入進程的名稱，該進程的優(yōu)先級，該進程需要的運行時間。然后依次創(chuàng)建三個進程，詳細(xì)信息如圖10所示。</p><p>　　圖 10 創(chuàng)建三個進程的詳細(xì)信息</p><p>　　點擊回車鍵，運行創(chuàng)建的三個進程，運行過程如圖11所示。</p><p>　　圖 11 三個進程的

49、運行過程</p><p>　　上述創(chuàng)建的三個進程運行完以后，還可以繼續(xù)創(chuàng)建新的進程繼續(xù)運行。如圖12所示。</p><p>　　圖 12 新創(chuàng)建進程的運行過程</p><p><b>　　5.3 結(jié)果分析</b></p><p>　　運行程序后，首先根據(jù)提示設(shè)置時間片大小為10，然后順序創(chuàng)建三個進程llg，lly，llt

50、，它們的優(yōu)先級依次為5，8，4，需要運行的時間為20，10，16，程序默認(rèn)三個進程到達的時間依次為0，1，2。運行進程，首先比較優(yōu)先級大小，選擇進程lly運行，其進程狀態(tài)為R（運行），其運行一個時間片時間以后，該進程運行完成，優(yōu)先級減變?yōu)?100（程序默認(rèn)），然后其進程狀態(tài)變?yōu)镕（完成）；再選擇llg進程運行，首先其進程狀態(tài)從W（等待）變?yōu)镽（運行），然后運行一個時間片時間以后，該進程還沒運行完成，其優(yōu)先級減1變?yōu)?，相比llt進程，他

51、們具有相同的優(yōu)先級，所以繼續(xù)運行l(wèi)lg進程，再運行一個時間片以后，該進程運行完成，其優(yōu)先級變?yōu)?100（程序默認(rèn)），其進程狀態(tài)從R（運行）變?yōu)镕（完成）；最后運行l(wèi)lt進程，首先它的進程狀態(tài)運行一個時間片以后，換沒結(jié)束，再運行6以后運行結(jié)束，其優(yōu)先級變?yōu)?100（程序默認(rèn)），其進程狀態(tài)從R（運行）變?yōu)镕（完成）。至此，創(chuàng)建的三個進程運行完畢，換可以創(chuàng)建新的進程運行，如圖12所示。</p><p><b>

52、;　　第六章 總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計，我掌握進程調(diào)度的相關(guān)知識，特別是結(jié)和最高優(yōu)先級優(yōu)先算法和按時間輪轉(zhuǎn)算法有了新的認(rèn)識。課程設(shè)計和平時的實驗課比較起來有很大的差距，實驗課只是將這一章中的一部分內(nèi)容練習(xí)操作一遍，而課程設(shè)計需要的是他們綜合起來的東西，這要更難一些。此次課程設(shè)計主要遇到的困難就是，最高級優(yōu)先數(shù)優(yōu)先算法和按時間片輪轉(zhuǎn)法的算法的結(jié)合，經(jīng)過查閱資料和自己多次的調(diào)試，

53、終于使編寫的程序達到了預(yù)期的效果。</p><p>　　總體來說我認(rèn)為操作系統(tǒng)這門學(xué)科在計算機科學(xué)當(dāng)是中非常重要的。這次操作系統(tǒng)的課程設(shè)計收獲頗豐，復(fù)習(xí)了許多東西，也從新學(xué)會了許多東西。我想這也許就是課程設(shè)計的最終目的吧。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]劉振安、劉燕君著.《C++程序設(shè)計課程設(shè)計》.北京

54、: 機械工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[2][美]Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne 著. 鄭扣根 譯. 操作系統(tǒng)概念（第六版）. 北京： 高等教育出版社，2004</p><p>　　[3]陳向群，向勇 等. Windows操作系統(tǒng)原理（第二版）. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p>&l