操作系统进程调度实验报告

操作系统进程调度实验报告一.实验目的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解．进程调度时进程管理的主要内容之一，通过设计，编制，调试一个简单的进程调度模拟系统，对进程调度，进程运行状态变换加深理解和掌握。模拟计算机操作系统的进程调度,建立进程控制块PCB,要包含有关进程的描述信息,控制信息以及资源信息.模拟系统根据PCB感知进程的存在和通过PCB中所包含的各项变量的变化,掌握进程所处的状态以达到控制进程活动的目的.要实现进程的状态及其转换,进程的创建与撤消,进程的阻塞与唤醒.用P,V原语操作实现进程互斥.二.实验要求建立进程控制块PCB,用PCB实现进程在运行过程中的一切状态,未创建、就绪、运行、等待、退出.以完成资源的共享,实现进程的同步与互斥.程序要求用p,v操作实现进程互斥.三.实验平台WindowsXP下的Microsoftvitualc++平台四.所用语言MicrosoftVisualC++语言五.机器要求MicrosoftWindowsXPProfessional版本2002ServicePack256MB内存SVGA(800×600分辨率，256色或更高级的显示卡鼠标或其他相容设备六.系统分析设计建立四个进程,模拟模拟批处理多道操作系统的进程调度,进程调度算法,采用最高优先数优先的调度算法.每个进程有一个进程控制块（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，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未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，直到所要进程都完成为止。同时,以上操作执行完了以后,要反映出在这个操作过程中p原语和v原语操作的执行情况,于是调用预先创建的函数.并输出p,v操作在整个程序过程中的执行情况和状态.于是我们创建四个进程process1,process2,process3,process4具体反应p,v原语对四个进程的操作.要预先说明的是,在四个进程并不是与输入的四个进程一一对应.输入的四个进程要按照优先级的高低来确定它们执行的顺序,优先级从高到低顺序执行,所以创建的process1到process4四个进程函数与输入的四个进程的执行顺序是一一对应的,也就是说,优先级最高的与process1对应,依次下来.这样我们创建的四个进程函数才能正确反映p,v原语对四个具体进程的操作过程.过程运行中除了调用P操作申请信号量外，还要调用V操作释放信号量，V操作在释放信号量之后，还将唤醒因申请此信号量而被阻塞的过程。在程序运行的四个过程（PROCESS1,PROCESS2,PROCESS3,PROCESS4），其中过程运行中通过P操作申请信号量1，过程2通过V操作释放信号量2，然后做一次操作申请信号量2。四个过程的运行通过进程调度模块同意安排，调度模块通过FIND()函数找到第一个就绪过程，如果当前没有过程已在运行，就直接运行此过程，如果有，则比较两者的优先数，然后运行优先权高者。七.系统功能因为没有设计动化效果,所以没有对系统功能详细说明.只是输出/输入语句.八.数据结构进程控制块1PCBstruct{intid;charstatus;intpriority;intwaiter1;}pcb[5];信号量struct{intvalue;intwaiter2;}sem[4];现场保护栈stackcharstack[11][4]每个进程都有一个大小为10个字的现场保护栈，用来保护被中断时的断点地址等信息。全局变量inti;用以模拟一个通用寄存器charaddr;用以模拟程序计数器intm1,m2;为系统设置的公用数据被三个进程共享使用定义进程控制块2PCBstructpcb{charname[10];charstate;intsuper;intntime;intrtime;structpcb*link;}*ready=NULL,*p;现场保护栈:charstack[11][5]每个进程都有一个大小为11个字的现场保护栈,用来保护被中断时的断点地址等信息.全局变量inti;用以模拟一个通用寄存器charaddr;用以模拟程序计数器intm1,m2;为系统设置的公用数据被四个进程共享使用.intnum;确定进程数量struct{intid;//进程标号intwaiter1;//指针，用于标识等待队列的下一个进程intpriority;//进程优先级charstatus;//进程状态}Pcb[5];进程控制快Pcb九.分工情况在我们小组合作的过程中,由我们三个人共同完成,具体的分工是这样的:框图设计和编写程序代码由许向前和申友明共同完成,因为框图和程序紧密相连.整个幻灯片设计是由杨毅完成十.讨论情况第一次讨论时间:2005111地点:12栋116寝室主持:申友明内容:讨论这次作业的合作和分工情况,并认真阅读老师给的辅助资料.第二次讨论时间:20051110地点:12栋116寝室主持:杨毅内容:一起参阅了一些相关的资料和源代码,并构建整个作业的大约流程图.第三次讨论时间:20051117地点:12栋116寝室主持:许向前内容:具体完成了分工操作,并将我们完成的部分集中在一起,反复修改,由杨毅负责的整个课件基本形成.最后一次讨论是在对我们所努力产生的成果从总体上进行包装.作业完成.十一.流程图流程图一.流程图二.输出开输入进程相关数据建立控制快PCB调用p,v操作优先级判别流程图三流程图四流程图五流程图六流程图七流程图八流程图九流程图十流程图十一.process4()add==’m’?add==’n’i=1调用P操作并判断带回值=0?m1=i返回0Printf(“proce3callVonsem1m1=%d\n”,m1)调V操作并判断返回值=0?十二.程序代码#includestdio.h#includeiostream.h#includestdlib.h#definenum4#includeconio.h#definegetpch(type)(type*)malloc(sizeof(type))#defineNULL0intm1;//共享变量intm2;//共享变量struct{intid;//进程标号Printf(“proce3i=%d\n”,i)i=i+10返回0intwaiter1;//指针，用于标识等待队列的下一个进程intpriority;//进程优先级charstatus;//进程状态}Pcb[5];struct{intvalue;//信号量的值intwaiter2;//指针，用于标识等待此信号量队列的第一个进程}sem[4];charstack[11][5];//现场保护堆栈inti;//cpu中的通用寄存器intep;//当前运行进程指针charaddr;//程序运行时的地址voidinit();//初始化intfind();//找出就绪进程intw2();//intprocess1();//进程1intprocess2();//进程2intprocess3();//进程3intprocess4();//进程4intP(int,int,char);//P原语intV(int,int,char);//V原语//**************************************************structpcb{/*定义进程控制块PCB*/charname[10];charstate;//状态intsuper;//最先判别优先级intwaittime;//等待时间intxtime;intntime;intrtime;structpcb*link;}*ready=NULL,*p,*t=NULL;typedefstructpcbPCB;//*************************************voidinit()//初始化进程{intj,k;Pcb[0].status='w';//进程状态设置为等待Pcb[0].priority=5;//进程的优先级别for(j=1;j=4;j++){Pcb[j].id=j;//进程编号Pcb[j].status='r';//进程状态设置为就绪Pcb[j].waiter1=0;//进程指针初始化为0Pcb[j].priority=j;//设置进程优先级}for(j=1;j=3;j++){sem[j].value=1;//信号量赋值为1sem[j].waiter2=0;//等待信号量队列的初始化}i=0;//CPU通用寄存器初始化ep=0;//addr='0';//程序运行地址m1=0;//共享变量初始化m2=0;//共享变量初始化\for(j=1;j=10;j++){for(k=1;k=4;k++)stack[j][k]='0';//现场保护堆栈初始化}}intfind(){//查找初始化变量intj;for(j=1;j=4;j++)if(Pcb[j].status=='r')return(j);//如果pcb队列中有就绪进程，返回进程编号return(0);}intw2(){//进程调度程序intpd;pd=find();//找出就绪进程编号if(pd==0)return(0);//如果没有找到就绪进程，退出程序elseif(ep==0){//如果当前运行进程是否为0Pcb[pd].status='e';//直接将当前进程设置为运行状态ep=pd;//当前运行进程设置为pdprintf(进程%d正在执行\n,ep);}elseif(Pcb[pd].priorityPcb[ep].priority)//如果当前进程比待调入进程优先级进行比较{//调入进程优先级别高Pcb[ep].status='r';//把CPU运行进程执行状态设置为就绪printf(读取进程%d\n,Pcb[pd].id);Pcb[pd].status='e';//将待调入进程执行状态设置为执行ep=pd;//将当前运行进程指针为待调入进程}printf(运行进程%d\n,ep);i=stack[1][ep];//恢复进程的通用寄存器中的值和运行地址。addr=stack[2][ep];switch(ep){//根据当前运行的进程选择运行case1:process1();break;case2:process2();break;case3:process3();break;case4:process4();break;default:printf(当前进程出现错误%d\n,ep);break;}}intprocess1(){//进程1if(addr=='m')gotom;//如果当前运行地址是m，跳到m运行i=1;a:printf(进程1在信号量sem[1]上调用P操作\n);if(P(1,1,'m')==0)return(0);//进行p操作，m表示程序执行到melsegotom;m:printf(打印进程1...m1=%d\n,m1);//进程1的操作，打印，寄存器i＋5printf(打印进程1...i=%d\n,i);i+=5;gotoa;//跳回a执行}intprocess2(){//进程分为4部分if(addr=='m')gotom;if(addr=='n')got