操作系统课程设计-时间片轮转法

一、课程设计题目及内容
设计一个按照时间片轮转法实现处理机调度的程序
时间片轮转法实现处理机调度的程序设计提示如下：
（1）假设系统有n个进程，每个进程用一个进程控制块（PCB）来代表。进程控制块的格式如下表所示，且参数意义也相同。

进程名
链接指针
到达时间
估计运行时间
进程状态

（2）按照进程到达的先后顺序排成一个循环队列，设一个队首指针指向第一个到达进程的首址。另外再设一个当前运行进程指针，指向当前正运行的进程。
（3）执行处理机调度时，首先选择队首的第一个进程运行。
（4）由于本题目是模拟实验，所以对被选中的进程并不实际启动运行，而只是执行如下操作：1）估计运行时间减1；
2）输出当前运行进程的名字。
用这两个操作来模拟进程的一次运行。
（5）进程运行一次后，以后的调度则将当前指针依次下移一个位置，指向下一个进程，即调整当前运行指针指向该进程的链接指针所指进程，以指示应运行进程，同时还应判断该进程的剩余运行时间是否为0，若不为0，则等待下一轮的运行，若该进程的剩余运行时间为0，则将该进程的状态置为完成状态“C”，并退出循环队列。
（6）若就绪队列不为空，则重复上述的步骤（4）和（5）直到所有进程都运行完为止。
（7）在所设计的调度程序中，应包含显示或打印语句，以便显示或打印每次选中进程的名称及运行一次后队列的变化情况。
二、程序中使用的数据结构及主要符号说明

int Num; //定义总进程数
int Time = 0;   //定义系统时间
int slice = 1; //定义时间片长度
#define MAXSIZE 20     //定义就绪队列最大长度
#define false 0
#define true 1
//定义PCB结构
typedef struct PCB
{char process;     //定义进程名      int come_time;    //定义到达时间int runtime;      //定义运行时间char state;       //定义进程状态（A：就绪，B：运行，C：完成）
}PCB;//队列的顺序存储结构
typedef struct
{PCB* base;           //存储空间基地址int front;           //头指针int rear;            //尾指针
}SqQueue;
PCB* pcb = new PCB[Num];         //定义数组存放随机生成的进程

源代码:

#include <iostream>
#include<ctime>
using namespace std;
int Num; //定义总进程数
int Time = 0;   //定义系统时间
int slice = 1; //定义时间片长度
#define MAXSIZE 20     //定义就绪队列最大长度
#define false 0
#define true 1//定义PCB结构
typedef struct PCB
{char process;     //定义进程名      int come_time;    //定义到达时间int runtime;      //定义运行时间char state;       //定义进程状态（A：就绪，B：运行，C：完成）
}PCB;//队列的顺序存储结构
typedef struct
{PCB* base;           //存储空间基地址int front;           //头指针int rear;            //尾指针
}SqQueue;void init(PCB pcb[]);   //初始化函数
void sort(PCB pcb[]);   //根据到达时间对进程排序
void Time_slice(SqQueue& sq, PCB pcb[]);   //时间片轮转法主函数
void show(SqQueue& sq);   //输出就绪队列void init(PCB pcb[])
{PCB temp;for (int i = 0; i < Num; i++)      //随机生成进程信息{temp.process = 'A' + i;         //进程名字从A开始temp.come_time = rand() % 8;  //到达时间1～8temp.runtime = rand() % 9 + 1;  //运行时间1～10temp.state = 'A';         //进程为就绪状态pcb[i] = temp;            //初始化数组}
}void sort(PCB pcb[])  //冒泡排序
{for (int i = 0; i < Num; i++){for (int j = 0; j < Num - 1 - i; j++){if (pcb[j].come_time > pcb[j + 1].come_time){PCB temp;temp = pcb[j];pcb[j] = pcb[j + 1];pcb[j + 1] = temp;}}}
}void Time_slice(SqQueue& sq, PCB pcb[])
{int count = 0;           //计算完成运行的进程数int* record = new int[Num];   //为标志数组分配空间for (int i = 0; i < Num; i++){record[i] = false;         //初始化标志数组}while (count != Num)     //进程是否全部运行完毕{for (int i = 0; i < Num; i++)              //判断是否有新进程到达{if (Time >= pcb[i].come_time && record[i] == false)           //系统时间大于等于进程到达时间{sq.base[sq.rear] = pcb[i];                  //进程进入就绪队列sq.rear = (sq.rear + 1) % MAXSIZE;          //队尾指针+1record[i] = true;                           //标志true}}if (sq.rear != sq.front)      //当就绪队列不为空{if (sq.base[sq.front].runtime <= slice)     //如果队头进程估计运行时间小于或等于时间片大小{printf("*************************系统时间:%d*************************\n\n", Time);printf("当前运行的是进程%c，该进程将运行完毕,系统时间过去%d\n", sq.base[sq.front].process, sq.base[sq.front].runtime);sq.base[sq.front].state = 'C';           //进程状态置为CTime += sq.base[sq.front].runtime;       //系统时间经过该进程运行时间长度sq.base[sq.front].runtime = 0;           //进程运行完毕，估计运行时间为0show(sq);                                //输出就绪队列sq.front = (sq.front + 1) % MAXSIZE;     //进程出队count++;                                 //完成运行的进程数+1}else if (sq.base[sq.front].runtime > slice)  //如果队头进程估计运行时间大于时间片大小{printf("*************************系统时间:%d*************************\n\n", Time);printf("当前运行的是进程%c,估计运行时间减%d,系统时间过去%d\n", sq.base[sq.front].process, slice, slice);sq.base[sq.front].state = 'B';            //进程状态置为Bsq.base[sq.front].runtime -= slice;       //估计运行时间减去一个时间片show(sq);                                 //输出就绪队列   sq.base[sq.front].state = 'A';            //运行后进程状态置为BTime += slice;                            //系统时间经过一个时间片长度for (int i = 0; i < Num; i++)             //再次判断是否有新进程到达，新进程先插入队尾{if (Time >= pcb[i].come_time && record[i] == false)           //系统时间等于进程到达时间{sq.base[sq.rear] = pcb[i];                  //进程进入就绪队列sq.rear = (sq.rear + 1) % MAXSIZE;          //队尾指针+1record[i] = true;                           //标志true}}PCB e = sq.base[sq.front];                //队头进程出队sq.front = (sq.front + 1) % MAXSIZE;      //队头指针+1sq.base[sq.rear] = e;                     //再插入队尾sq.rear = (sq.rear + 1) % MAXSIZE;        //队尾指针+1}}else     //队列为空{printf("*************************系统时间:%d*************************\n", Time);printf("当前就绪队列为空！\n\n");Time++;   //系统时间+1}}
}void show(SqQueue& sq)
{printf("\n");int flag = sq.front;              if (flag == sq.rear){printf("队列为空！");}while (flag != sq.rear)    //遍历进程队列{printf("进程名：%c\t到达时间：%d\t运行时间：%d\t 进程状态:%c\n",sq.base[flag].process, sq.base[flag].come_time, sq.base[flag].runtime, sq.base[flag].state);flag = (flag + 1) % MAXSIZE;}printf("\n");
}int main()
{SqQueue sq;srand(unsigned int(time(NULL)));Num = rand() % 3 + 4;            //随机生成进程个数PCB* pcb = new PCB[Num];         //定义数组存放随机生成的进程sq.base = new PCB[MAXSIZE];      //为队列分配数组空间if (!sq.base)                    //初始化队列exit(1);sq.front = sq.rear = 0;printf("进程个数为%d个,时间片大小为%d，进程状态（A：就绪，B：运行，C：完成）\n", Num, slice);init(pcb);                 //初始化进程信息printf("以下为初始化的进程信息:\n");for (int i = 0; i < Num; i++)                 //打印初始化的进程信息{printf("进程名：%c\t到达时间：%d\t运行时间：%d\t进程状态:%c\n",pcb[i].process, pcb[i].come_time, pcb[i].runtime, pcb[i].state);}printf("\n");sort(pcb);                 //根据到达时间对进程排序printf("以下为排序后的进程信息:\n");for (int i = 0; i < Num; i++)                 //打印排序后的进程{printf("进程名：%c\t到达时间：%d\t运行时间：%d\t进程状态:%c\n",pcb[i].process, pcb[i].come_time, pcb[i].runtime, pcb[i].state);}printf("\n");Time_slice(sq, pcb);       //时间片轮转法
}

实验结果截图比较多，就不放上来了，可以直接复制代码到vs上运行即可看到结果

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