进程调度算法

1.实验目的

多道程序设计中，经常是若干个进程同时处于就绪状态，必须依照某种策略来决定那个进程优先占有处理机。因而引起进程调度。本实验模拟在单处理机情况下的处理机调度问题，加深对进程调度的理解。

2.实验内容与要求

1． 优先权法、轮转法

简化假设

1） 进程为计算型的（无I/O）

2） 进程状态：ready、running、finish

3） 进程需要的CPU时间以时间片为单位确定

2． 算法描述

1） 优先权法——动态优先权

当前运行进程用完时间片后，其优先权减去一个常数。

2） 轮转法

3.流程图与模块调用

进程调度算法的实现JAVA 进程调度算法实验原理_算法


进程调度算法的实现JAVA 进程调度算法实验原理_ci_02

4.实验分析

本次实验是操作系统进程调度，这是操作系统不可或缺的一项功能，其中各个算法的精髓即使在其他地方，也能够看到它们的影子。
要想实现调度算法，非常重要的就是理解算法运行的机制，这里简单介绍一下。

优先权法：整个调度过程随着优先权而进行；优先权高的显进行调度，调度完成后优先级减3；再根据下次优先权高的继续调度；直到所需运行时间减为0。
轮转调度法：整个调度过程按照普通的队列来进行，一个进程调度一次后，插入列尾，或者所需运行时间为0，则弹出队列。
根据情况，实现优先权法采用优先队列，轮转调度法采用普通队列。

5.运行情况

进程调度算法的实现JAVA 进程调度算法实验原理_ci_03

6.实验体会

本次实验通过模拟操作系统进程调度算法，能够更直观和清晰的感受到进程调度这一过程，操作系统是如何在用户“看不到”的情况下实现整个流程的，尽管实际上操作系统在实现该算法时会牵扯到更多的硬件及软件，但对于理解整个进程调度而言，实现算法后，已经能很好的做到了。本次实验，所采用的C++的优先队列及队列，对于实现整个算法而言，使整个流程更简便，实现起来也更容易。

代码如下（C++）

#include <iostream>
#include<queue>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>

using namespace std;
typedef struct
{
    int pid;//进程名
    string state;//状态：ready running finish
    int prio;//优先级
    int use_c;//已经占用的CPU时间
    int cirtime;//轮转时间
    int need_c;//还需CPU时间片数
}PCB;
typedef struct node
{
    PCB con;
    struct node* next;
    bool operator<(node p)const {
        return con.prio < p.con.prio;
    }
}Lnode, * Llist;//封装成结点

priority_queue<Lnode>prio;//优先级调度队列
queue<Lnode>cir;//轮转调度队列


//优先级输出
void pri_prio(priority_queue<Lnode>q, Lnode a) {
    cout << "------进程:" << a.con.pid << "------" << endl;
    cout << "优先级:" << a.con.prio << endl;
    cout << "状态:" << a.con.state << endl;
    cout << "还需cpu片数:" << a.con.need_c << endl;
    while (!q.empty())
    {
        a = q.top();
        q.pop();
        cout << "------进程:" << a.con.pid << "------" << endl;
        cout << "优先级:" << a.con.prio << endl;
        cout << "状态:" << a.con.state << endl;
        cout << "还需cpu片数:" << a.con.need_c << endl;
    }
    cout << "******" << endl;
}

//轮转输出
void pri_cir(queue<Lnode>q, Lnode a) {
    cout << "------进程:" << a.con.pid << "------" << endl;
    cout << "轮转时间上限:" << a.con.cirtime << endl;
    cout << "已经占用的cpu:" << a.con.use_c << endl;
    cout << "状态:" << a.con.state << endl;
    cout << "还需cpu片数:" << a.con.need_c << endl;
    while (!q.empty()) {
        a = q.front();
        q.pop();
        cout << "------进程:" << a.con.pid << "------" << endl;
        cout << "轮转时间上限:" << a.con.cirtime << endl;
        cout << "已经占用的cpu:" << a.con.use_c << endl;
        cout << "状态:" << a.con.state << endl;
        cout << "还需cpu片数:" << a.con.need_c << endl;
    }
    cout << "******" << endl;
}
//优先级调度算法
void priority() {
    while (!prio.empty()) {
        Lnode p_t = prio.top();//链首
        prio.pop();
        p_t.con.state = "running";
        Lnode top;
        if (!prio.empty())
        {
            top = prio.top();
        }      
        while (p_t.con.prio >= top.con.prio || prio.empty())
        {
            pri_prio(prio, p_t);
            p_t.con.prio -= 3;
            p_t.con.need_c--;
            if (p_t.con.need_c == 0)
            {
                p_t.con.state = "finish";
                cout << "已完成:" << p_t.con.pid << endl;
                break;
            }
        }
        if (p_t.con.state != "finish")
        {
            p_t.con.state = "ready";
            prio.push(p_t);
        }
    }
    cout << endl;
}

//轮转调度算法
void circ()
{
    while (!cir.empty())
    {
        Lnode roat = cir.front();
        cir.pop();
        roat.con.state = "running";
        while (roat.con.use_c < roat.con.cirtime)
        {
            pri_cir(cir, roat); \
                roat.con.use_c++;
            roat.con.need_c--;
            if (roat.con.need_c == 0)
            {
                roat.con.state = "finish";
                cout << "已完成:" << roat.con.pid << endl;
                break;
            }
        }
        if (roat.con.state != "finish")
        {
            roat.con.state = "ready";
            roat.con.use_c = 0;
            cir.push(roat);
        }
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    cout << "请输入进程数：" << endl;
    int n;
    cin >> n;
    char choose;
    cout << "是否选择优先权法进行调度？" << endl << "Y or N" << endl;
    cin >> choose;
    Lnode q;
    srand((unsigned)time(NULL));//随机种子
    if (choose == 'Y')//优先权
    {
        q.con.state = "ready";//初始值
        q.con.cirtime = 1;
        q.con.use_c = 1;
        q.next = NULL;
        for (int i = 1; i <= n; i++)
        {
            q.con.pid = i;
        //    cin >> q.con.need_c >> q.con.prio;
               q.con.need_c = (rand() % (n - 1 + 1)) + 1;
               q.con.prio = (rand() % (n - 1 + 1)) + 1;
            prio.push(q);
        }
        priority();
    }
    else {//轮转
        q.con.state = "ready";//初始值
        q.con.prio = 1;
        q.con.use_c = 0;
        q.next = NULL;
        for (int i = 1; i <= n; i++) {
            q.con.pid = i;
            q.con.need_c = (rand() % (n - 1 + 1)) + 1;
            q.con.cirtime = (rand() % (n - 1 + 1)) + 1;
            cir.push(q);
        }
        circ();
    }
    return 0;
}