一、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。
二、实验内容和要求
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？ |
|
2 |
一个作业具备什么信息？ |
|
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 |
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4 |
操作系统中，常用的作业调度算法有哪些？ |
|
5 |
如何编程实现作业调度算法？ |
|
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？ |
2. 原理分析及流程图
存储结构：结构体数组，文件读取；
主要算法：先来先服务算法（FCFS）；
最短作业优先算法（SJF）；
最高响应比算法（HRRF）；
结构体：
struct jcb{
char name[10]; //work name
int reachtime;
int starttime;
int needtime;
int finishtime;
float cycletime; //周转时间
float weightedtime; //带权周转时间
float response; //响应比
char state; //状态
struct jcb *next; //结构体指针
}*ready=NULL,*p,*q;
typedef struct jcb JCB;
主要函数：
void disp(JCB *q,int m){ //显示作业运行后的周转时间及带权周转时间等
if(m==3){ //显示高响应比算法调度作业后的运行情况
printf("\n作业%s正在运行，其运行情况为：\n",q->name);
printf("开始运行时刻：%d\n",q->starttime);
printf("完成时刻：%d\n",q->finishtime);
printf("周转时间：%f\n",q->cycletime);
printf("带权周转时间：%f\n",q->weightedtime);
printf("响应比：%f\n",q->response);
getch();
}
else{ //显示先来先服务，最短作业优先算法调度后作业的运行情况
printf("\n作业%s正在运行，其运行情况为：\n",q->name);
printf("开始运行时刻：%d\n",q->starttime);
printf("完成时刻：%d\n",q->finishtime);
printf("周转时间：%f\n",q->cycletime);
printf("带权周转时间：%f\n",q->weightedtime);
getch();
}
}
void running(JCB *p,int m){ //运行作业
if(p==ready){ //先将要运行的作业从队列中分离出来
ready=p->next;
p->next=NULL;
}
else{
q=ready;
while(q->next!=p){
q=q->next;
}
q->next=p->next;
}
p->starttime=time;
p->state='R';
p->finishtime=p->starttime+p->needtime;
p->cycletime=(float)(p->finishtime-p->reachtime);
p->weightedtime=(float)(p->cycletime/p->needtime);
T1=T1+p->cycletime;
T2=T2+p->weightedtime;
disp(p,m);
time=p->needtime+time;
p->state='F';
printf("\n%s has been finished!\n press any key to continue...\n",p->name);
free(p);
getch();
}
void response(){ //计算队列中作业的高响应比
JCB *padv;
padv=ready;
do{
if(padv->state=='W'&&padv->reachtime<=time)
padv->response=(float)(time-padv->reachtime+padv->needtime)/padv->needtime;
padv=padv->next;
}while(padv!=NULL);
}
void final(){ //最后打印作业的平均周转时间，平均带权周转时间
float s,t;
t=T1/n;
s=T2/n;
getch();
printf("\n\n作业已全部完成！");
printf("\n%d个作业的平均周转时间是：%f",n,t);
printf("\n%d个作业的平均带权周转时间是%f：\n\n\n",n,s);
}
void hrrn(int m){ //高响应比算法
JCB *min;
int i,iden;
system("cls");
input();
for(i=0;i<n;i++){
p=min=ready;
iden=1;
response();
do{
if(p->state=='W'&&p->reachtime<=time){
if(iden){
min=p;
iden=0;
}
else if(p->response>min->response)
{
min=p;
}
p=p->next;
}
}while(p!=NULL);
if(iden){
i--;
time++;
if(time>1000){
printf("\n runtime is too long .. error..");
getch();
}
}
else{
running(min,m);
}
}
final();
}
void sjf(int m){ //最短作业优先
JCB *min;
int i,iden;
system("cls");
input();
for(i=0;i<n;i++){
p=min=ready;
iden=1;
response();
do{
if(p->state=='W'&&p->reachtime<=time)
if(iden){
min=p;
iden=0;
}
else if(p->response>min->response){
min=p;
}
p=p->next;
}while(p!=NULL);
if(iden){
i--;
time++;
if(time>1000){
printf("\n runtime is too long .. error..");
getch();
}
else{
running(min,m);
}
}
}
final();
}
void fcfs(int m){ //先来先服务
int i,iden;
system("cls");
input();
for(i=0;i<n;i++){
p=ready;
iden=1;
do{
if(p->state=='W'&&p->reachtime<=time) iden=0;
if(iden) p=p->next;
}while(p!=NULL&&iden);
if(iden){
i--;
printf("\n没有满足要求的进程，需等待");
time++;
if(time>100){
printf("\n时间过长");
getch();
}
else{
running(p,m);
}
}
}
final();
}
测试结果：
三、 实验方法、步骤及结果测试
感想： 这次的实验难度稍微比较大，只能一个算法算法做做，在整合，至能做个大概。
三、 实验方法、步骤及结果测试