计算机操作体系实验

实验一进程调度【目的要求】用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。【准备知识】1．基本概念（1）进程的概念。（2）进程的状态和进程控制块。（3）进程调度算法。2．进程调度（1）进程的状态。进程状态的转换如图10.1所示。图10.1（2）进程的结构——PCB。进程都是由一系列操作（动作）所组成，通过这些操作来完成其任务。因此，不同的进程，其内部操作也不相同。在操作系统中，描述一个进程除了需要程序和私有数据外，最主要的是需要一个与动态过程相联系的数据结构，该数据结构用来描述进程的外部特性（名字、状态等）以及与其他进程的联系（通信关系）等信息，该数据结构称为进程控制块（ProcessControlBlock，PCB）。进程控制块（PCB）与进程一一对应，PCB中记录了系统所需的全部信息、用于描述进程情况所需的全部信息和控制进程运行所需的全部信息。因此，系统可以通过进程的PCB来对进程进行管理。【实验内容】设计一个有N个进程并行的进程调度程序。进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。每个进程由一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等。进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）或完成F（Finish）三种状态之一。就绪进程获得CPU后都只能运行就绪阻塞进程因某事件（如等待I/O完成）变成阻塞状态某事件被解除（I/O完成）时间片已用完进程调度程序把处理机分配给进程①②③④运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤销该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未到达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所有进程都完成为止。调度算法的流程图如图10.2所示。图10.2算法流程图进程调度源程序如下：jinchengdiaodu.cpp#includestdio.h#includestdlib.h#includeconio.h#definegetpch(type)(type*)malloc(sizeof(type))#defineNULL0structpcb{/*定义进程控制块PCB*/charname[10];charstate;Y开始N初始化PCB，输入进程信息各进程按优先数从高到低排列就绪队列空？就绪队列首进程投入运行结束时间片到，运行进程已占用CPU时间+1运行进程已占用CPU时间已达到所需的运行时间使运行进程的优先数减1把运行进程插入就绪队列已到达进程完成撤销该进程intsuper;intntime;intrtime;structpcb*link;}*ready=NULL,*p;typedefstructpcbPCB;sort()/*建立对进程进行优先级排列函数*/{PCB*first,*second;intinsert=0;if((ready==NULL)||((p-super)(ready-super)))/*优先数最大者插入队首*/{p-link=ready;ready=p;}else/*进程比较优先数，插入适当的位置中*/{first=ready;second=first-link;while(second!=NULL){if((p-super)(second-super))/*若插入进程比当前进程优先数大，*/{/*插入到当前进程前面*/p-link=second;first-link=p;second=NULL;insert=1;}else/*插入进程优先数最低，则插入到队尾*/{first=first-link;second=second-link;}}if(insert==0)first-link=p;}}input()/*建立进程控制块函数*/{inti,num;clrscr();/*清屏*/printf(\n请输入进程号?);scanf(%d,&num);for(i=0;inum;i++){printf(\n进程号No.%d:\n,i);p=getpch(PCB);printf(\n输入进程名:);scanf(%s,p-name);printf(\n输入进程优先数:);scanf(%d,&p-super);printf(\n输入进程运行时间:);scanf(%d,&p-ntime);printf(\n);p-rtime=0;p-state='w';p-link=NULL;sort();/*调用sort函数*/}}intspace(){intl=0;PCB*pr=ready;while(pr!=NULL){l++;pr=pr-link;}return(l);}disp(PCB*pr)/*建立进程显示函数，用于显示当前进程*/{printf(\nqname\tstate\tsuper\tndtime\truntime\n);printf(|%s\t,pr-name);printf(|%c\t,pr-state);printf(|%d\t,pr-super);printf(|%d\t,pr-ntime);printf(|%d\t,pr-rtime);printf(\n);}check()/*建立进程查看函数*/{PCB*pr;printf(\n****当前正在运行的进程是:%s,p-name);/*显示当前运行进程*/disp(p);pr=ready;printf(\n****当前就绪队列状态为:\n);/*显示就绪队列状态*/while(pr!=NULL){disp(pr);pr=pr-link;}}destroy()/*建立进程撤销函数（进程运行结束，撤销进程）*/{printf(\n进程[%s]已完成.\n,p-name);free(p);}running()/*建立进程就绪函数（进程运行时间到，置就绪状态）*/{(p-rtime)++;if(p-rtime==p-ntime)destroy();/*调用destroy函数*/else{(p-super)--;p-state='w';sort();/*调用sort函数*/}}main()/*主函数*/{intlen,h=0;charch;input();len=space();while((len!=0)&&(ready!=NULL)){ch=getchar();h++;printf(\nTheexecutenumber:%d\n,h);p=ready;ready=p-link;p-link=NULL;p-state='R';check();running();printf(\n按任一键继续......);ch=getchar();}printf(\n\n进程已经完成.\n);ch=getchar();}实验二作业调度【目的要求】用高级语言编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序，以加深对作业调度算法的理解。【准备知识】1．基本概念（1）作业的概念。（2）作业调度的功能。（3）作业调度算法，调度性能的衡量。2．作业调度（1）作业的状态。如图10.3所示。执行完成运行就绪等待后备提交作业录入作业调度作业调度图10.3作业的状态变迁（2）作业调度算法。1）先来先服务算法是按照作业到来的先后次序进行调度的。2）短作业优先算法是比较作业申请中所指出的执行时间，选取执行时间最短的作业作为下一次服务的对象。【实验内容】作业调度和进程调度结合在一起（1）作业流信息从指定文本文件（TXT文件）中读取。作业信息包括：作业号、进入系统时间、估计运行时间、优先级、内存需求量、磁带机需求量，都为整型。（2）作业调度算法：①先来先服务；②最短作业优先（二者选一）；进程调度算法：①先来先服务；②基于优先级的算法（静态优先级）（二者选一）。（3）输出作业序列。格式：作业号时间间隔如：1800-810（/*8：00-8：10*/）2810-9001900-930平均周转时间：总的周转时间/作业总数（周转时间就是作业结束时间减去作业进入系统时间）。示例：#includestdio.h#includestring.h#includeprocess.h#includestdlib.h#includeconio.h#definenull0#definelensizeof(structjnote)structjcb{intstate;intnum;intin;intrun;intpri;intmem;inttape;}job[50];structjnote{intid;intin;intstart;intrun;intend;intpri;intsize;inttape;int*maddr;structjnote*next;};intrest=4,memory[101],*mh=memory,logo=0,fid=0;structjcb*p=job;structjnote*jh=null,*rp=null,*jp=null;txt()/*从txt文件中读取作业流*/{FILE*fp;charpt;inti,space=0,j=0,data[100],h,k,count;charstr[10];for(i=0;i100;i++)data[i]=-1;for(i=0;i20;i++){job[i].num=-1;job[i].tape=-1;job[i].state=-1;}i=0;fp=fopen(job.txt,r+);if(fp==NULL){printf(Cann'tthefile\n);exit(0);}while((pt=getc(fp))!=EOF){if(pt='0'&&pt='9'){str[i]=pt;i++;space=0;}else{if(pt==''||pt=='\n'){if(space==1)continue;else{str[i]='\0';data[j]=atoi(str);j++;i=0;space=1;}}}}for(h=0,k=0;data[k]!=-1;k++,h++){job[h].num=data[k];k++;job[h].in=data[k];k++;job[h].run=data[k];k++;job[h].pri=data[k];k++;job[h].mem=data[k];k++;job[h].tape=data[k];}if(job[h-1].tape==-1){str[i]='\0';job[h-1].tape=atoi(str);}clrscr();for(i=0;job[i].num!=-1;i++);return(i);}rpend(start,run)/*计算进程的结束时间*/intstart,run;{intend=0;inti=start%100+run;end=(start/100+i/60)*100+i%60;return(end);}time_time(end,in)/*计算周转时间或计算剩余的运行时间*/intin,end;{inttime;time=end/100*60+end%100-(in/100*60+in%100);return(time);}int*m_pd(intsize)/*内存判断*/{int*mp,*cp;inti=0;mp=cp=mh;while(*mp!=-1){while(*cp==0){cp++;i+