先来先服务调度算法模拟实验程序源代码C语言.doc

《操作系统》课程综合性实验报告

开课实验室： 2011 年 05 月 17 日
实验题目
进程调度算法程序设计
一、实验目的
通过对进程调度算法的模拟，进一步理解进程的基本概念，加深对进程运行状
态和进程调度过程、调度算法的理解。
二、设备与环境
1. 硬件设备：PC机一台
2. 软件环境：安装Windows操作系统或者Linux操作系统，并安装相关的程序开发
环境，如C \C++\Java 等编程语言环境。
三、实验内容
（1）用C语言（或其它语言，如Java）实现对N个进程采用某种进程调度算法（如
动态优先权调度）的调度。
（2）每个用来标识进程的进程控制块PCB可用结构来描述，包括以下字段：
² 进程标识数ID。
² 进程优先数PRIORITY，并规定优先数越大的进程，其优先权越高。
² 进程已占用CPU时间CPUTIME。
² 进程还需占用的CPU时间ALLTIME。当进程运行完毕时，ALLTIME变为0。
² 进程的阻塞时间STARTBLOCK，表示当进程再运行STARTBLOCK个时间片
后，进程将进入阻塞状态。
² 进程被阻塞的时间BLOCKTIME，表示已阻塞的进程再等待BLOCKTIME个
时间片后，将转换成就绪状态。
² 进程状态STATE。
² 队列指针NEXT，用来将PCB排成队列。
（3）优先数改变的原则：
² 进程在就绪队列中呆一个时间片，优先数增加1。
² 进程每运行一个时间片，优先数减3。
（4）为了清楚地观察每个进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显
示出来，包括正在运行的进程，处于就绪队列中的进程和处于阻塞队列中的进程。
（5）分析程序运行的结果，谈一下自己的认识。
四、实验结果及分析
1.实验设计说明
本次实验采用C语言模拟对N个进程采用先来先服务进程调度算法调度。每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述，包括以下字段：
进程标识数ID[3]、进程名name[10]、进程状态state、进程到达时间arrivetime、进程开始执行时间starttime、进程执行结束时间finishtime、服务时间servicetime、周转时间turnaroundtime、带权周转时间weightedturnaroundtime、队列指针next用来将PCB排成队列。
主要程序流程图(进程的执行过程)：
P=HEAD ; i=0
P=Q;P=P->NEXT;
P=P->NEXT;
Q->STARTTIME=TIME
Q->STATE=’T’
… …

开始
i++;输出执行进程信息
结束
P->STATE==’F’?
Q->ARRIVETIME > TIME?

i < n ?
Q->STARTTIME=ARRIVETIME
Q->STATE=’T’
… …
Y
N
Y
N
N
Y

2.实验代码
#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"

typedef struct PCB //定义进程控制块
{
char ID[3]; //进程号
char name[10]; //进程名
char state; //运行状态
int arrivetime; //到达时间
int starttime; //进程开始时间
int finishtime; //进程结束时间
int servicetime; //服务时间
float turnaroundtime;//周转时间
float weightedturnaroundtime;//带权周转时间
struct PCB *next; //指向下个进程
}pcb;

int time; //计时器
int n; //进程个数

pcb *head=NULL,*p,*q; //进程链表指针

void run_fcfs(pcb *p1) //运行未完成的进程
{
time = p1->arrivetime > time? p1->arrivetime:time;
p1->starttime=time;
printf("\n现在时间是%d,开始运行作业%s\n",time,p1->name);
time+=p1->servicetime;
p1->state='T';
p1->finishtime=time;
p1->turnaroundtime=p1->finishtime-p1->arrivetime;
p1->weightedturnaroundtime=p1->turnaroundtime/p1->servicetime;
printf("ID 到达时间 开始时间 服务时间 完成时间 周转时间 带权周转时间 \n");
printf(""%s%6d%10d%10d%8d%10.1f%10.2f\n"",
p1->ID,p1->arrivetime,p1->starttime,p1->servicetime,p1->finishtime,
p1->turnaroundtime,p1->weightedturnaroundtime);
}

void fcfs() //找到当前未完成的进程
{
int i,j;
p=head;
for(i=0;i<n;i++)
{

if(p->state=='F')
{
q=p; //标记当前未完成的进程
run_fcfs(q);
}
p=p->next;
}
}

void getInfo() //获得进程信息并创建进程
{
int num;
printf("\n作业个数:");
scanf("%d",&n);

for(num=0;num<n;num++)
{
p=(pcb *)malloc(sizeof(pcb));
printf("依次输入：\nID 进程名 到达时间 服务时间\n");
scanf("%s\t%s\t%d\t%d",&p->ID,&p->name,&p->arrivetime,&p->servicetime);
if(head==NULL) {head=p;q=p;time=p->arrivetime;}
if(p->arrivetime < time) time=p->arrivetime;
q->next=p;
p->starttime=0;
p->finishtime=0;
p->turnaroundtime=0;
p->weightedturnaroundtime=0;
p->next=NULL;
p->state='F';
q=p;
}
}

void main()
{
printf("先来先服务算法模拟");
getInfo();
p=head;
fcfs();
}

3.实验结果
测试用例

进程名
到达时间
服务时间
A
0
1
B
1
100
C
2
1
D
3
100

4.实验结果分析
先来先服务算法顾名思义先到的先参与调度，本利中按照A、B、C、D的顺序。因为只有非抢占方式，所以先到的进程必须执行完来才能执行下一个进程，下一个进程的开始时间也就取决于到达时间和上一个进程的结束时间中较晚的一个，如C进程的到达时间是2，但是B进程的完成时间是101，所以C进程的开始时间为101。
由实验结果可以看出，短作业C的带权周转时间竟高达100，而长作业D的带权周转时间仅为1.99，据此可知，FCFS算法有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙型的作业（进程）。
5.实验心得
本次实验设应用链表结构进行存储并排序，条理清晰，易于理解，程序编写完成以后，实现类预期对结果。界面设计比较清晰明了，易于阅读。
本程序中灵活地设计调用函数和函数嵌套来简化程序，例如在查找未执行进程和对未执行进程执行时分别设计了void fcfs()和void run_fcfs()，多个进程运行时均要调用这两个函数，简化了代码。
另外，在编写程序之前，由于先画来流程图，对应流程图的顺序来实现程序，能对程序有个全局的把握，提高了编写速度，减少了错误。