一、实验目的

对进程调度的工作做进一步的理解。

了解进程调度的任务。

通过编程掌握基于优先数的时间片轮转调度算法具体实现过程。

二、实验内容

1、设计一个程序模拟实现基于优先数的时间片轮转调度算法调度处理。

2、每个进程用一个进程控制块PCB来代表，建议进程控制块的结构如下所示：

进程名

到达时间

要求运行时间

优先数

已运行时间

周转时间

指针

进程名：作为进程的标识。

到达时间：进程进入系统时间。

要求运行时间：假设进程需要运行的单位时间数。

已运行时间：假设进程已经运行的单位时间数，初值为0。

状态：可假设有三种状态：未进入状态、就绪状态和结束状态。进程的初始状态都为未进入状态，到达时间-当前时间数时=0进程从未进入状态进入就绪状态；当要求运行时间-已运行时间=0时进程进入结束状态。

优先数：范围0－100，优先数越小，级别越高。

周转时间：进程从到达开始到结束运行所经历时间数。

指针：进程按顺序排成链表(不同队列进程排列顺序不一样)，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。

3、程序开始运行时输入多个进程信息，用于实现对进程控制块的初始化。测试输入数据表1所示：

表1 输入数据表

进程名

A

B

C

D

E

F

到达时间

0

0

1

1

3

5

要求运行时间

4

5

5

4

4

4

优先数

3

2

0

10

5

2

4、程序在没有开始运行前，全部进程所处的状态都处于未进入状态。

5、程序当中应该组织三个队列：未进入队列、就绪队列和结束队列。

6、就绪队列中的就绪进程按优先数由小到大排列，优先级最高的进程，获得被调度的资格。当某一进程运行完一个时间片后，其优先级应下调（如优先数加3）。

7、启动自动调度，系统时间单位开始自动计时，系统开始自动调度执行。程序显示每个时间单位的各个队列的 PCB信息。

8、最后输出每个进程的周转时间。

三、再学轮转调度算法

操作系统第三章—处理机调度及调度算法_每天八杯水的博客-CSDN博客

四、编程

运行环境：Visual Studio 2019

编程语言：c、c++

逻辑图：

代码：

#include <iostream>
using namespace std;
typedef int DataType;/*全局变量
*/
int process_count;//输入进程数
int syProcess = process_count;//剩余进程数量
int sjp_Time;//时间片大小
int os_time=0;//系统时间/*定义PCB的结构体
*/
struct node     //结构标记
{char name; //进程名DataType arrive_time;  //进程进入系统的到达时间DataType run_time;     //进程要求运行的时间DataType yjyx_time;      //进程已经运行的时间DataType state;          //进程状态3种，0表示未进入状态，1表示就绪状态，2表示完成状态DataType Priority;        //优先数DataType zz_time;      //进程周转时间DataType wc_time;       //进程完成结束时间struct node* next;        //意味着next能存储一个指向该结构体的指针（要求使用结构标记才能用这个，不能用typedef）
}process[10];               //结构体数组，用于后面第一次给就绪队列排序辅助用的/*定义三个指向结构体的指针，分别用于三个队列的首节点，便于操作
*/
struct node* noEnter = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));  //这是相当于声明了一个指向结构体的指针变量—未进入队列的头结点
struct node* runList = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));  //就绪队列
struct node* wcList  = (struct node*)malloc(sizeof(struct node));  //完成队列typedef struct node *PCB;//给struct node取了一个简单名字，减少struct node*的写法/*初始化进程的PCB信息，存入未进入队列noEnter
*/
void Initia(PCB head) {struct node* q;q = head;/*循环创建新节点空间并赋值，且存入结构体数组process[]*/for (int i = 0; i < process_count; i++) {PCB p = (PCB)malloc(sizeof(struct node));cout << "第" << i + 1 << "个进程PCB信息：";cin >> p->name >> p->arrive_time >> p->run_time >> p->Priority;p->state = 0;        //状态初始化为0未开始运行p->yjyx_time = 0;process[i].name = p->name;process[i].arrive_time = p->arrive_time;process[i].run_time = p->run_time;process[i].Priority = p->Priority;process[i].state = p->state;q->next = p;q = p;}q->next = head->next;   //末尾PCB指向第一个节点PCB,实现单向循环队列
}/*打印未进入、就绪队列中PCB的信息
*/
void Show(PCB head) {PCB p = head->next;PCB q = p->next;//cout << "     *********进程信息*********" << endl;cout << "     进程名 到达时间 运行时间 已运行时间 优先数" << endl;//for(int i=0;i<process_count;i++)//{//    cout << "\t" << p->name << "\t";// cout << p->arrive_time << "\t";//  cout << p->run_time << "\t";// cout << p->Priority << endl;//   p = p->next;//最后一个PCB输出后，p将指向第一个PCB//}do{cout << "\t" << p->name << "\t";cout << p->arrive_time << "\t";cout << p->run_time << "\t   ";cout << p->yjyx_time << "\t    ";cout << p->Priority << endl;p = p->next;//最后一个PCB输出后，p将指向第一个PCB} while (p != head->next);cout << endl;}/*打印完成队列中PCB的信息
*/
void ShowWcList(PCB wclist) {PCB p = wclist->next;cout << "          *********完成进程信息*********" << endl;cout << "     进程名 到达时间 运行时间 优先数 完成时间 周转时间" << endl;//for (int i = 0; i < process_count; i++)//{//  cout << "\t" << p->name << "\t";// cout << p->arrive_time << "\t";//  cout << p->run_time << "\t";// cout << p->Priority << "\t";// cout << p->zz_time << endl;//    p = p->next;//最后一个PCB输出后，p将指向第一个PCB//}do{cout << "\t" << p->name << "\t";cout << p->arrive_time << "\t";cout << p->run_time << "\t";cout << p->Priority << "\t";cout << p->wc_time << "\t";cout << p->zz_time << endl;p = p->next;//最后一个PCB输出后，p将指向第一个PCB } while (p!=wclist->next);cout << endl;
}/*给就绪队列第一个排序时用的排序算法，因为要创建新节点，所以借用结构体数组process来赋值
*/
void sortRunList(PCB runList) {//按照优先数大小排序-直接对noEnter队列进行比较，最小的优先数放第一个节点//重新排序process数组int i, j, n = process_count;for (i = 0; i < n - 1; i++){ for (j = 0; j < n - 1 - i; j++){if (process[j].Priority > process[j + 1].Priority){process[n] = process[j + 1];process[j + 1] = process[j];process[j] = process[n];}}}//赋值给runList队列PCB q = runList;for (int i = 0; i < process_count; i++) {PCB p = (PCB)malloc(sizeof(struct node));p->name = process[i].name;p->arrive_time = process[i].arrive_time;p->run_time = process[i].run_time;p->Priority = process[i].Priority;p->state = 1;          //状态为1，就绪状态p->yjyx_time = 0;     //已经运行时间初始化为0q->next= p;q = p;}q->next = runList->next;
}/*重新设计排序算法，以runlist为对象,以链表排序sortRunList排序算法已经给runlist创建了空间并排序，在RR()中runlist中的结点迟早会被删除完。怎么给链表排序？？？
*/
void sortRunList2(PCB runList) {PCB pre = runList;PCB p = runList->next;PCB q = p->next;//只需要判断前一个进程的优先数是否大于后一个进程的优先数//while (q!=runList->next)    //当q为第一个进程时循环结束//{//    if (p->Priority > q->Priority) {//     pre->next = q;//        p->next = q->next;//     q->next = p;//      //重定位pre p q//      pre = q;//     q = p->next;//  }// else//  {//     pre = p;//     p= q;//        q = p->next;//  }       //}for (int i = 0; i < syProcess; i++){//当q为第一个进程时循环结束if (p->Priority > q->Priority) {pre->next = q;p->next = q->next;q->next = p;//重定位pre p qpre = q;q = p->next;}else{pre = p;p = q;q = p->next;}}   }/*轮转调度算法
*/
void RR(PCB runlist) {int sum=0;     //已经完成的进程数量PCB p= runList->next;PCB q = runList;PCB wc = wcList;int sjp_count = 1;while(sum<process_count) {/*如果该进程优先数最小，优先级最大，并且到达时间小于等于此时系统时间，就执行该进程，给它一个时间片，已经运行时间=时间片*/if (p->arrive_time <= os_time) {      //开始执行/*1、判断此刻能不能在一个时间片内完成判断条件：运行时间-已经运行时间 <= 时间片若能：则要从就绪队列中删除该进程，放入完成队列系统时间=原系统时间 + 最后一次所需要的运行时间（等于要求运行时间 - 已经运行时间）进程完成时间=此时的系统时间若不能：优先数+3，当前指向进程的CPU资源给下一个进程系统时间=原系统时间 + 一个时间片大小每执行一次进程，都有判断该进程是否是就绪队列最后一个若是最后一个：重新排序就绪队列*/if ((p->run_time-p->yjyx_time) <= sjp_Time) {           //如果一个时间片就能完成sum = sum + 1;os_time = os_time +( p->run_time - p->yjyx_time);  //此时就是该进程的完成时间p->wc_time = os_time;p->zz_time = os_time - p->arrive_time;                //周转时间=系统时间-到达时间//一个时间片就完成的话，就要删除该进程，放入完成队列，且sum+1//接着把该进程放入完成队列中wcList，先放入完成队列中，再删除原就绪队列中的节点，不然数据丢失了PCB t= (PCB)malloc(sizeof(struct node));wc->next = t;t->arrive_time = p->arrive_time;t->name = p->name;t->run_time = p->run_time;t->wc_time = p->wc_time;t->zz_time = p->zz_time;t->state = 2;t->Priority = p->Priority;wc = t;wc->next = wcList->next;//删除该进程q->next = p->next;p= p->next;syProcess--;/*cout << "=========================================" << endl;cout << "执行完的进程从就绪队列中删除，剩余就绪队列进程"<<endl;Show(runList);cout << "=========================================" << endl;*//*   编程过程中的问题分析：查看runlist里面有没有删除完成进程,,,发现并未被删除——发现是下面else里面q赋值错误，q = p;写在了p = p->next;的后面导致的还要删除process[]中的。后面才能继续排序——不用此方法，改为直接修改链表排序试试不删除输出是怎么样的。？？？？——根据排序算法，不删除就会把所有进程再重新赋值给runlist队列，不可行——此方法不用了*/          }//运行一个时间片内还未完成—当某一进程运行完一个时间片后，其优先级应下调,加3else{os_time = os_time + sjp_Time;p->yjyx_time = p->yjyx_time+sjp_Time;//已经运行时间=之前的已经运行时间+时间片，继续在一个时间片执行的进程，已经运行时间就时间片p->Priority = p->Priority +3;//优先数变了，就要重新排序q = p;p = p->next;/*process[countnode].Priority = p->Priority;//解决排序后的priority不变的问题——不用此方法了，重新设计新的利用链表修改排序sortRunList(runList);//对就绪队列排序不应该在此时重新排序，应该是先遍历一遍所有就绪队列，然后重新排序sortRunList2(runList);-----------此处排序不能再使用这个了，因为该排序使用的还是process里面的数据，此时的priority已经改变局还没看cout << "=========================================" << endl;cout << "------调整优先数后重新排序的进程信息------"<<endl;Show(runList);//会发现重新排序后已经完成的进程还在runlist队列中cout << "=========================================" << endl;????????????????????????????????要修改这里此处有问题——重新排序后，p的指针还是只想修改优先级的进程上的，但是此时优先数改变了，该进程的位置也向后面调整了就没有从未改变位置时的后面一个进程开始遍历，直接跳过了原位置到修改位置后中间的所有进程改进方法：在排序前切换到下一个就绪队列中的进程q = p;p = p->next;*/}//======== = 执行完一次进程,即执行完一个时间片了，可以显示打印一下此时所用进程的信息========cout << "===============第" << sjp_count << "个时间片内=============" << endl;sjp_count++;Show(runlist);}  //if结束 else//若该进程还未到达时间，就执行下一个进程{q = p;p = p->next;}/*如果p到了第一个进程，也就是说第一遍遍历完了后就要重新排序—轮转调度算法要先把就绪队列遍历完，在根据重新排序的就绪队列来再遍历调度*/if (p == runlist->next) {/*    cout << "===============第" << sjp_count << "个时间片内=============" << endl;sjp_count++;*/sortRunList2(runList);/*cout << "=========================================" << endl;cout << "------调整优先数后重新排序的就绪队列进程信息------"<<endl;Show(runList);cout << "=========================================" << endl;*/}}//while结束
}
void main() {cout << "请输入进程数量：";cin >> process_count;cout << "请输入时间片大小：";cin >> sjp_Time;Initia(noEnter);cout << "------未进入队列的进程信息------" << endl;Show(noEnter);//显示未进入队列sortRunList(runList);//对就绪队列排序cout << "------刚开始的就绪队列的进程信息------" << endl;Show(runList);//显示就绪队列RR(runList);ShowWcList(wcList);system("pause");
}

运行结果：

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一、实验目的

二、实验内容

三、再学轮转调度算法

四、编程

逻辑图：

代码：

运行结果：

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进程名	A	B	C	D	E	F
到达时间	0	0	1	1	3	5
要求运行时间	4	5	5	4	4	4
优先数	3	2	0	10	5	2