电子科技大学
实验报告
学生姓名：满博学号：2823103017 指导教师：罗惠琼
一、实验室名称：软件实验室A2412
二、实验项目名称：进程调度算法的设计（短进程优先调度SPF）
三、实验原理：
在多道程序系统中，一个作业被提交后必须经过处理机调度后，方能获得处理机执行。对调度的处理又都可采用不同的调度方式和调度算法。调度算法是指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。
短进程优先调度算法是指对短进程优先调度的算法，它是从后备队列中选择一个或者若干个进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。
四、实验目的：
通过实现SPF算法深入了解进程调度机制，加深理解。
五、实验内容：
1. 编写SPF算法：
●进程通过定义一个进程控制块的数据结构（PCB）来表示；
●每个进程需要赋予进程ID、进程到达时间、进程需要运行的总时间的属性；
2. 调试无误后运行；
3. 输入需要请求调入的页号；
4. 查看执行结果，根据执行结果判断实验是否成功；
六、实验器材（设备、元器件）：
1．基本环境要求
①宽敞整洁专用实验室
②必备的基本实验工具
2．最低设备要求
①计算机CPU不小于800MHZ；
②计算机内存不小于128M；
3．软硬件要求
①实验平台Visual c++ 6.0
七、实验步骤：
代码如下：
#include
#define n 5
#define num 5
#define max 65535
typedef struct pro
{
int PRO_ID;
int arrive_time;
int sum_time;
int flag;
}Pro;
//整数排序
int bubble(int temp[])
{
int i,j,tem=0;
for(i=1;i { int lastX=1; for(j=0;j { if(temp[j]>temp[j+1]) { tem=temp[j]; temp[j]=temp[j+1]; temp[j+1]=tem; lastX=0; } } if(lastX==1) break; } return temp[0]; } //进程排序 Pro bubble(Pro p[]) { int i,j; Pro temp={0}; Pro s[num]; for(i=0;i s[i]=p[i]; } for(i=1;i { int lastX=1; for(j=0;j { if(s[j].sum_time>s[j+1].sum_time) { temp=s[j]; s[j]=s[j+1]; s[j+1]=temp; lastX=0; } } if(lastX==1) break; } return s[0]; } void SPF(int p) { if(n>0) { int i,j,k,l,tc=0; Pro seq[n]; Pro temp_seq[n]; printf("短进程优先调度算法SPF\n"); printf("请依次输入5个进程的进程号、到达时间和执行时间\n"); printf("成员变量用逗号隔开；进程间用回车隔开\n"); for(i=0;i scanf("%d,%d,%d",&seq[i].PRO_ID,&seq[i].arrive_time,&seq[i].sum_time); } printf("调度顺序是：\n"); //初始化tc int temp[num]; for(i=0;i { temp[i]=seq[i].arrive_time; } tc=bubble(temp);//tc是断点啊 //flag 表示对应i的pro的队列情况 //-1表示未进入过队列，0表示在队列中，1表示被清除了for(i=0;i seq[i].flag=-1; } for(i=0;i for(j=0;j if(seq[j].flag!=1&&seq[j].arrive_time<=tc){ seq[j].flag=0; } } for(j=0;j temp_seq[j]=seq[j]; if(seq[j].flag!=0){ temp_seq[j].sum_time=max; } } l=bubble(temp_seq).PRO_ID; for(j=0;j if(l==seq[j].PRO_ID){ k=j; } } tc=tc+bubble(temp_seq).sum_time; seq[k].flag=1; printf("%d",l); } printf("\n"); } } void main() { SPF(n); } 结果截图： 实例1 实例2 八、实验数据及结果分析： /* 算法详细设计： 进程（PRO_ID，arrive_time，sum_time，flag） 1．比较停顿时间点，小于等于当前停顿时间点tc的到达时间点seq[i].arrive_time的进程seq[i]的PRO_ID加入到队列中； 2．在现有更新后的队列temp_seq中，用bubble选出最短执行时间的进程的PRO_ID； 3．选进程（算法核心L=bubble（int temp[]）），更新下一个停顿时间点tc 就是当前停顿时间点tc+L的执行时间sum_time； 4．将X踢出队列。 seq[i].flag，-1表示未进入过队列，0表示在队列中，1表示被踢了； 设当前时间点为tc，对pro.arr<=tc且seq[i].flag！=1的seq[i]，将seq[i].flag 标记为0； 创建临时变量temp_seq[]=seq[]; 对所有flag[i]==0的temp_seq[i]，bubble(temp_seq)，返回的是Pro进程类型。 将tc更新，tc==tc+ bubble(temp_seq).sum_time; 找出该bubble(temp_seq)对应的原来seq[i]，标记为1。这步最容易错，注意下标和PRO_ID并不是一回事。 怎么选第一个tc：设tc=0；如果出现最小的pro.arr不是0的话，那么 初始化：bubble seq[i].arrive_time tc=min{ seq[i].arrive_time } Bubble么，就不用我说了。 */ 使用了教材上的例子和自己的实例，结果与笔算相同。 九、实验结论： 成功的实现了短进程优先调度算法（SPF），实验结果验证无误。 十、总结及心得体会： 通过本次试验，我熟悉了短进程优先调度算法的原理，代码实现了其功能，收获很大。 十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 若C++编程可用函数重载，避免bubble因参数不同造成的代码无法重用。 报告评分： 指导教师签字： 操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习 题答案 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY- 1. 有三个批处理作业，第一个作业 10:00 到达，需要执行 2 小时；第二个作业在10:10到达，需要执行 1 小时；第三个作业在 10:25 到达，需要执行 25 分钟。分别采用先来先服 务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间 周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 按到达先后，执行顺序：1->2->3 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 3)最后执行作业2 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 3)执行作业2 2. 在一单道批处理系统中，一组作业的提交时刻和运行时间如下表所示。试计算一下三种 作业调度算法的平均周转时间 T 和平均带权周转时间 W。 （ 1）先来先服务；（ 2）短作业优先（ 3）高响应比优先 解： 先来先服务： 作业顺序：1,2,3,4 短作业优先： 作业顺序： 《操作系统原理》实验报告 实验名称：Linux随机进程调度算法实现 班级： 学号： 姓名： 日期： 2012/12/31 一、实验名称 Linux随机进程调度算法实现 二、所属课程名称 《操作系统原理》 三、实验原理 linux 0.11内核目录linux/kernel中的sched.c函数是内核中进程调度管理的程序，其中schedule()函数负责选择系统中下一个要运行的进程。 schedule()函数首先对所有任务（进程）进行检测，唤醒任何一个已经得到信号的进程。具体方法是任务数组中的每个进程，检查其报警定时值alarm。如果进程的alarm时间已经过期（alarm NR_TASKS：系统能容纳的最大进程数(64个)； task[]：任务（进程）数组； 更改代码如下：（linux 0.11内核目录下linux/kernel/sched.c 源文件的scheduling（）函数while（1）循环）while (1) { //定义c用来判断系统中是否可运行的任务（进程）存在; c=-1; //c初值设为-1，默认不存在可运行进程; next = 0;//next记录下一个即将运行的进程; i=jiffies % NR_TASKS+1; //i的值是随机产生的; p=&task[i];//p指向在task表中下标为i的进程； while (--i) { //遍历task[]； if(!*--p)continue; //如果task[i]不包含进程，跳过； //如果task[i]包含进程且该进程处于就绪状态，记录 //该任务（进程）序号，跳出无限循环while(1),转向 //switch_to()函数执行该任务（进程）； if ((*p)->state == TASK_RUNNING) { next = i; c=i; break; } } if (c) break;//如果没有任何任务(进程)要执行，则跳出， //转向switch_to()，执行0号进程(idle)。 } 进程调度算法实验报告 篇一：操作系统进程调度算法模拟实验报告 进程调度算法模拟 专业：XXXXX 学号：XXXXX 姓名：XXX 实验日期：20XX年XX月XX日 一、实验目的 通过对进程调度算法的模拟加深对进程概念和进程调度算法的理解。 二、实验要求 编写程序实现对5个进程的调度模拟，要求至少采用两种不同的调度算 法分别进行模拟调度。 三、实验方法内容 1. 算法设计思路 将每个进程抽象成一个控制块PCB， PCB用一个结构体描述。 构建一个进程调度类。将进程调度的各种算法分装在一个类中。类中存 在三个容器，一个保存正在或未进入就绪队列的进程，一个保存就绪的进程，另一个保存已完成的进程。还有一个PCB实例。主要保存正在运行的进程。类中其他方法都是围绕这三个容器可以这个运行中的PCB展开。 主要用到的技术是STL中的vector以维护和保存进程容器、就绪容器、 完成容器。 当程序启动时，用户可以选择不同的调度算法。然后用户从控制台输入 各个进程的信息，这些信息保存到进程容器中。进程信息输入完毕后，就开始了进程调度，每调度一次判断就绪队列是否为空，若为空则系统时间加一个时间片。判断进程容器中是否有新的进程可以加入就绪队列。 2. 算法流程图主程序的框架： ();//先来先服务 ();//最短进程优先调度//简单时间片轮转//最高优先数优先//输入进程信息 ();.m_WaitQueue.empty()||.m_ProcessQueue.empt() (); (); 进程调度过程： ; 3. 算法中用到的数据结构 struct fcfs{//先来先服务算法从这里开始char name[10];float arrivetime;float servicetime;float starttime;float finishtime;float zztime;float 操作系统实验报告(进程调度算法) 实验1 进程调度算法 一、实验内容 按优先数调度算法实现处理器调度。 二、实验目的 在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就绪进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作。 三、实验原理 设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。 (1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为： 进程名 指针 要求运行时 间 优先数 状态 其中，进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P1，P2，P3，P4，P5。 指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。 要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。 优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。 状态——可假设有两种状态，“就绪”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。 (2) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。 (3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。例： 队首标志 K2 1P1 K 2 P2 K 3 P3 K 4 P4 K 5 P5 0 K4K5K3K1 2 3 1 2 4 1 5 3 4 2 R R R R R PC B1 PC B2 PC B3 PC B4 PC B5 (4) 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行： 优先数-1 要求运行时间-1 来模拟进程的一次运行。 提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。 作业调度 一、实验名称 作业调度算法 二、实验目标 在单道环境下编写作业调度的模拟程序，以加深对作业调度的理解。单道环境的特点使被调度的作业占有所有的资源。实现的算法有先来先服务，最短作业优先，最高响应比三种作业调度算法。 三、实验环境要求： 1.PC机。 2.Windows； 3.CodeBlocks 四、实验基本原理 1.本实验设计一个可指定作业个数的作业调度系统。可以输出先来先服务，最短作业优先，最高响应比三种作业调度算法的结果。 2.先来先服务就是按照各个作业进入系统的自然次序进行调度。最短作业优先就是优先调度并且处理短作业。最高响应比优先就是根据在程序运行过程中的最高响应比对应的作业先进行调度处理。 3.在设计程序过程中，将time相关的内容封装到类中，重载了加减乘除和输入输出以及比较运算符，方便12:00这种形式的数据的加减乘除运算和比较运算， 五、数据结构设计 1.时间类 class time { public: time(int x = 0, int y = 0) { time::hour = x; time::minute = y; } time& operator = (const time &t1) { this->hour=t1.hour; this->minute=t1.minute; return *this; } time operator + (time t2) { intminutes,hours; minutes = (minute + t2.minute) % 60; hours=hour+t2.hour+ (minute + t2.minute) /60; return time(hours,minutes); } time operator -(time t2) { intminutes,hours; minutes =minute - t2.minute; if (minute<0) { minutes += 60; hour--; } 青岛理工大学 操作系统课程设计报告 院（系）：计算机工程学院 专业：计算机科学与技术专业 学生姓名: 班级：＿＿学号: 题目：短作业优先调度算法的进程调度程序＿ 起迄日期:＿＿＿＿＿＿＿＿ 设计地点: 指导教师: 2011—2012年度第 1 学期 完成日期: 2012 年 1 月日 一、课程设计目的 进行操作系统课程设计主要是在学习操作系统课程的基础上，在完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。同时，可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力、开发软件的能力；还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。 二、课程设计内容与要求 设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个，且进程之间也存在着同步与互斥的关系，要求采用指定的调度策略，使系统中的进程有条不紊地工作，通过观察诸进程的运行过程，以巩固和加深处理机调度的概念。 2、设计要求（多道、单处理机）： 1)每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2)可以在界面设定的互斥资源（包括两种：输入设备与输出设备）的数目 3)进程数、进入内存时间、要求服务时间可以在界面上进行设定 4)进程之间存在一定的同步与互斥关系，可以通过界面进行设定，其表示方法如下： 进程的服务时间由三段组成：I2C10O5（表示进程的服务时间由2个时间片的输入，10个时间片的计算，5个时间片的输出） 进程间的同步关系用一个段表示：W2，表示该进程先要等待P2进程执行结束后才可以运行 因此，进程间的同步与互斥关系、服务时间可以统一用四段表示为：I2C10O5W2 5)可以在运行中显示各进程的状态：就绪、阻塞、执行 6)采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相 应的阻塞队列 7)具有一定的数据容错性 三、系统分析与设计 1、系统分析 本系统主要是采用短作业优先算法进程的进程调度过程。短作业优先调度算法，是指对短作业或短进程优先调度的算法。他们可以分别用于作业调度和进程调度，短作业优先的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将他们调入内存运行。而短进程优先调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给他，，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再度重新调度。本程序采用了非抢占式短作业优先调度。而非抢占式这种方式，一旦把处理机分配给某进程后，便让该进程一直执行，直至该进程完成或发生某事件而被阻塞时，才再把处理机分配给其它进程，决不允许某进程抢占已经分配出去的处理机。这种调度方式的优点是实现简单，系统开销小，适用于大多数的批处理系统环境。但它难以满足紧急任务的要求——立即执行，因而可能造成难以预料的后果。因此，在要求比较严格的实时系统中，不宜采用这种调度方式本系统的主要是在满足要求多道单处理机的情况下进行短作业的优先调度。 本系统在测试时输入了五个进程，按实验要求如I2C10O5（表示进程的服务时间由2个时间片的输入，10个时间片的计算，5个时间片的输出，5个时间片的计算组成）的方式输入，各进程的信息如下：（0 0 1 1 1 ）（1 2 1 2 2 ）（2 4 1 1 1 ） 第三章处理机调度与死锁 1，高级调度与低级调度的主要任务是什么？为什么要引入中级调度？ 【解】（1）高级调度主要任务是用于决定把外存上处于后备队列中的那些作业调入内存，并为它们创建进程，分配必要的资源，然后再将新创建的进程排在就绪队列上，准备执行。（2）低级调度主要任务是决定就绪队列中的哪个进程将获得处理机，然后由分派程序执行把处理机分配给该进程的操作。（3）引入中级调度的主要目的是为了提高内存的利用率和系统吞吐量。为此，应使那些暂时不能运行的进程不再占用宝贵的内存空间，而将它们调至外存上去等待，称此时的进程状态为就绪驻外存状态或挂起状态。当这些进程重又具备运行条件，且内存又稍有空闲时，由中级调度决定，将外存上的那些重又具备运行条件的就绪进程重新调入内存，并修改其状态为就绪状态，挂在就绪队列上，等待进程调度。 3、何谓作业、作业步和作业流？ 【解】作业包含通常的程序和数据，还配有作业说明书。系统根据该说明书对程序的运行进行控制。批处理系统中是以作业为基本单位从外存调入内存。作业步是指每个作业运行期间都必须经过若干个相对独立相互关联的顺序加工的步骤。 作业流是指若干个作业进入系统后依次存放在外存上形成的输入作业流；在操作系统的控制下，逐个作业进程处理，于是形成了处理作业流。 4、在什么情冴下需要使用作业控制块JCB？其中包含了哪些内容？ 【解】每当作业进入系统时，系统便为每个作业建立一个作业控制块JCB，根据作业类型将它插入到相应的后备队列中。 JCB 包含的内容通常有：1) 作业标识2)用户名称3)用户账户4)作业类型（CPU 繁忙型、I/O芳名型、批量型、终端型）5)作业状态6)调度信息（优先级、作业已运行）7)资源要求8)进入系统时间9) 开始处理时间10) 作业完成时间11) 作业退出时间12) 资源使用情况等 5．在作业调度中应如何确定接纳多少个作业和接纳哪些作业？ 【解】作业调度每次接纳进入内存的作业数，取决于多道程序度。应将哪些作业从外存调入内存，取决于采用的调度算法。最简单的是先来服务调度算法，较常用的是短作业优先调度算法和基于作业优先级的调度算法。 7．试说明低级调度的主要功能。 【解】（1）保存处理机的现场信息（2）按某种算法选取进程（3）把处理机分配给进程。 8、在抢占调度方式中，抢占的原则是什么？ 【解】剥夺原则有：（1）时间片原则各进程按时间片运行，当一个时间片用完后，便停止该进程的执行而重新进行调度。这种原则适用于分时系统、大多数实时系统，以及要求较高的批处理系统。（2）优先权原则通常是对一些重要的和紧急的作业赋予较高的优先权。当这种作业到达时，如果其优先权比正在执行进程的优先权高，便停止正在执行的进程，将处理机分配给优先权高的进程，使之执行。（3）短作业（进程）优先原则当新到达的作业（进程）比正在执行的作业（进程）明显地短时，将剥夺长作业（进程）的执行，将处理机分配给短作业（进程），使之优先执行。 9、选择调度方式和调度算法时，应遵循的准则是什么？ 【解】应遵循的准则有（1）面向用户的准则：周转时间短，响应时间快，截止时间的保证，优先权准则。（2）面向系统的准则：系统吞吐量高，处理机利用率好，各类资源的平衡利用。 10、在批处理系统、分时系统和实时系统中，各采用哪几种进程（作业）调度算法？ 【解】 批处理系统：FCFS算法、最小优先数优先算法、抢占式最小优先数优先算法 2 分时系统：可剥夺调度、轮转调度 实时系统：时间片轮转调度算法、非抢占优先权调度算法、基于时钟中断抢占的优先权调度算法、立即抢占的优先权调度。 11、何谓静态和动态优先权？确定静态优先权的依据是什么？ 【解】静态优先权是在创建进程时确定的，且在进程的整个运行期间保持不变。动态优先权是指，在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。确定静态优先权的依据是：（1）进程类型，通常系统进程的优先权高于一般用户进程的优先权。（2）进程对资源的需要。（3）用户要求，用户进程的紧迫程度及用户所付费用的多少来确定优先权的。 12、试比较FCFS和SPF两种进程调度算法。 【解】FCFS算法按照作业提交或进程变为就绪状态的先后次序，分派CPU。当前作业或进程占有CPU，直到执行完或阻塞，才让出CPU。在作业或进程唤醒后，并不立即恢复执行，通常等到当前作业或进程让出CPU。FCFS比较有利于长作业，而不利于短作业；有利于CPU繁忙的作业，而不利于I/O繁忙的作业。SPF有利于短进程调度，是从就绪队列中选出一估计运行时间最短的进 操作系统实验报告（二） 实验题目：进程调度算法 实验环境：C++ 实验目的：编程模拟实现几种常见的进程调度算法，通过对几组进程分别使用不同的调度算法，计算进程的平均周转时间和平均带权周转时间，比较 各种算法的性能优劣。 实验内容：编程实现如下算法： 1.先来先服务算法； 2.短进程优先算法； 3.时间片轮转调度算法。 设计分析： 程序流程图： 1.先来先服务算法 开始 初始化PCB，输入进程信息 各进程按先来先到的顺序进入就绪队列 结束 就绪队列？ 运行 运行进程所需CPU时间 取消该进程 2.短进程优先算法 3.时间片轮转调度算法 实验代码： 1.先来先服务算法 #include int atime; //进程到达时间 int runtime; //进程运行时间 }fcs; void main() { int amount,i,j,diao,huan; fcs f[n]; cout<<"请输入进程个数:"< 一．课程概述 1.1.设计构想 程序能够完成以下操作：创建进程：先输入进程的数目，再一次输入每个进程的进程名、运行总时间和优先级，先到达的先输入；进程调度：进程创建完成后就选择进程调度算法，并单步执行，每次执行的结果都从屏幕上输出来。 1.2.需求分析 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目，要使这多个进程能够并发地执行，这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统必（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。本次实验在VC++6.0环境下实现先来先服务调度算法，短作业优先调度算法，高优先权调度算法，时间片轮转调度算法和多级反馈队列调度算法。 1.3.理论依据 为了描述和管制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构——进程控制块PCB(Process Control Block),PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息，系统总是通过PCB对进程进行控制，亦即，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什么而感知进程的存在的，PCB是进程存在的惟一标志。本次课程设计用结构体Process代替PCB的功能。 1.4.课程任务 一、用C语言（或C++）编程实现操作模拟操作系统进程调度子系统的基本功能；运用多 种算法实现对进程的模拟调度。 二、通过编写程序实现进程或作业先来先服务、高优先权、按时间片轮转、短作业优先、多 级反馈队列调度算法，使学生进一步掌握进程调度的概念和算法，加深对处理机分配的理解。 三、实现用户界面的开发 《操作系统》实验一实验报告 【实验题目】：先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法【实验目的】 通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 【实验内容】 问题描述： 设计程序模拟进程的先来先服务FCFS和短作业优先SJF调度过程。假设有n个进程分别在T1, …,T n时刻到达系统，它们需要的服务时间分别为S1, … ,S n。分别采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF 进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间，周转时间和带权周转时间，并且统计n个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 程序要求如下： 1）进程个数n；每个进程的到达时间T1, …,T n和服务时间S1, … ,S n；选择算法1-FCFS，2-SJF。 2）要求采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF分别调度进程运行，计算每个进程的周转时间，带权周转时间，并且计算所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间； 3）输出：要求模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态，如“时刻3：进程B开始运行”等等； 4）输出：要求输出计算出来的每个进程的周转时间，带权周转时间， 所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间。【实验过程】 #include 课程设计 采用短作业优先调度算法调度程序 学号： 姓名： 专业： 指导老师： 日期： 目录 一、实验题目 (3) 二、课程设计的目的 (3) 三、设计内容 (3) 四、设计要求 (3) 五、主要数据结构及其说明 (4) 六、程序运行结果 (5) 七、流程图 (7) 八、源程序文件 (9) 九、实验体会 (13) 十、参考文献 (13) 摘要 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统性能（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。 在多道程序系统中，一个作业被提交后必须经过处理机调度后，方能获得处理机执行。对于批量型作业而言，通常需要经历作业调度和进程调度两个过程后方能获得处理机。作业调度是对成批进入系统的用户作业，根据作业控制块的信息，按一定的策略选取若干个作业使它们可以去获得处理器运行的一项工作。而对每个用户来说总希望自己的作业的周转时间是最小的，短作业优先（SJF）便是其中一种调度方法。本次课程设计主要是模拟短作业优先(SJF)调度算法。 一、实验题目 采用短作业优先算法的的进程调度程序 二、课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三、设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 四、设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定 3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行进程数、进入内存时间、时间片长度、进程优先级的初始化 4. 可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行（由于不要求设置互斥资源与进程间同步关系，故只有两种状态） 5. 采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相应的阻塞队列 进程调度算法（附录）#include void display(pcb *p) { cout<<"name"<<" "<<"cputime"<<" "<<"needtime"<<" "<<"priority"<<" "<<"state"< 短作业（进程）优先调度算法 1.短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或 短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F 调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 2.流程图 3.代码 #include<> #include<> #include<> struct sjf{ char name[10]; float arrivetime; float servicetime; float starttime; float finishtime; float zztime; float dqzztime; }; sjf a[100]; void input(sjf *p,int N) { int i; printf("intput the process's name & arrivetime & servicetime:\nfor exmple: a 0 100\n"); for(i=0;i<=N-1;i++) { printf("input the %dth process's information:\n",i+1); scanf("%s%f%f",&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetim e); 操作系统课程设计任务书 题目: 磁盘调度算法 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间：2018.1.1-2018.1.5 指导教师评语 目录 1、需求分析?4 1．１课题描述 (4) １．2课题目的 (4) 1．3理论依据?7 2、概要设计?8 2.1设计方法 ............................................................................................... ８２.2技术?8 ２.3运行环境?8 3、详细设计?9 3.１流程图 (11) 3.２程序主要代码? 13 14 ４、运行结果及分析? ４.1运行结果? 15 ４.2结果详细分析?6 １ 16 5、总结和心得? ７ 1 6、参考文献? 2 7、附录：程序源代码? ３ １、需求分析 1.1课题描述 这次课程设计我研究的题目是:磁盘调度算法。具体包括三种算法分别是:先来先服务算法（ＦCFS)、最短寻道时间优先算法(ＳＳＴF)、扫描算法（电梯调度算法)(SCAN）。 1.2课题目的 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务ＦＣＦS,最短寻道时间优先SSＴF,扫描ＳCＡN算法的实现方法。 １.3理论依据 设备的动态分配算法与进程调度相似，也是基于一定的分配策略的。常用的分配策略有先请求先分配、优先级高者先分配等策略。在多道程序系统中,低效率通常是由于磁盘类旋转设备使用不当造成的。操作系统中，对磁盘的访问要求来自多方面，常常需要排队。这时，对众多的访问要求按一定的次序响应，会直接影响磁盘的工作效率，进而影响系统的性能。访问磁盘的时间因子由3部分构成，它们是查找（查找磁道)时间、等待（旋转等待扇区)时间和数据传输时间,其中查找时间是决定因素。因此，磁盘调度算法先考虑优化查找策略,需要时再优化旋转等待策略。 平均寻道长度（L)为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数(N），即：L=(M1+Ｍ２+……+Mi＋……+MN)/N 操作系统 ——项目文档报告 进程调度算法 专业： 班级： 指导教师： 姓名： 学号： 一、核心算法思想 1.先来先服务调度算法 先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可以用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将他们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。 2.短作业（进程）优先调度算法 短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 3.高响应比优先调度算法 在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引人动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为: 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间 即优先权=响应时间/要求服务时间 如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间越短，其优先权越高，因而该算法有利于短作业。 当要球服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间越长，优先权越高，因而它实现的是先来先服务 对于长作业，作业的优先级可以随着等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可以升到很高，从而也可获得处理机。 4.时间片轮转算法 在时间片轮转算法中，系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当执行的时间片用完时，由一个计数器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。换言之，系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。 二、核心算法流程图 短作业优先调度算法 学院计算机科学与技术 专业 学号 学生姓名 指导教师姓名 2014-3-18目录 九参考文献……………………………………………………………………………………………………… 实验题目 采用短作业优先算法的进程调度程序 课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定 3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行进程数、进入内存时间、时间片长度、进程优先级的初始化 4. 可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行（由于不要求设置互斥资源与进程间同步关系，故只有两种状态） 5. 具有一定的数据容错性 主要数据结构及其说明 算法的简要说明：短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。优点是SJ(P)F调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。缺点是该算法对长作业不利；完全未考虑作业的紧迫程度，因而不能保证紧迫性作业（进程）长期不被调度；由于作业（进程）的长短只是根据用户所提供的估计执行时间而定的，而用户又可能会有意或无意地缩短其作业的估计运行时间，致使该算法不一定能真正做到短作业游戏那调度。 该程序定义了一个进程数据块(struct spf)，该数据块有进程名(name)、到达时间(arrivetime)、服务时间(servicetime)、开始执行时间(starttime)、完成时间 (finishtime)、周转时间(zztime)、带权周转时间(dqzztime)。用到的公式有：完成时间=到达时间+服务时间；周转时间=完成时间-到达时间；带权周转时间=周转时间/服务时间；(第一次执行的进程的完成时间=该进程的到达时间；下一个进程的开始执行时间=上一个进程的完成时间)。运行进程的顺序需要对进程的到达时间和服务时间进行比较。如果某一进程是从0时刻到达的，那么首先执行该进程；之后就比较进程的服务时间，谁的服务时间短就先执行谁（如果服务时间相同则看它们的到达时间，到达时间短的先执行）；如果到达时间和服务时间相同，则按先来先服务算法执行。 保证调度算法 基本思想:向用户做出明确的性能保证,然后去实现它.如你工作时有n个用户的登录,则你将获得cpu处理能力的1/n 算法实现:跟踪计算各个进程已经使用的cpu时间和应该获得的cpu时间,调度将转向两者之比最低的进程 五,保证调度算法 思想:向用户做出明确的性能保证,然后去实现它. 算法:容易实现的一种保证是:当工作时己有n个用户登录在系统,则将获得CPU处理能力的1/n.类似的,如果在一个有n个进程运行的用户系统中,每个进程将获得CPU处理能力的1/n. 实现方法:OS应记录及计算,各个进程在一定时间段内,已经使用的CPU时间和应该得到的CPU时间,二者之比小者优先级高. 5. 保证调度 一种完全不同的调度算法是向用户作出明确的性能保证，然后去实现它。一种很实际并很容易实现的保证是：若用户工作时有n个用户登录，则用户将获得CPU处理能力的1/n。类似地，在一个有n个进程运行的单用户系统中，若所有的进程都等价，则每个进程将获得1/n的CPU时间。看上去足够公平了。 为了实现所做的保证，系统必须跟踪各个进程自创建以来已使用了多少CPU时间。然后它计算各个进程应获得的CPU时间，即自创建以来的时间除以n。由于各个进程实际获得的CPU时间是已知的，所以很容易计算出真正获得的CPU时间和应获得的CPU时间之比。比率为0.5说明一个进程只获得了应得时间的一半，而比率为2.0则说明它获得了应得时间的2倍。于是该算法随后转向比率最低的进程，直到该进程的比率超过它的最接近竞争者为止。 彩票调度算法 基本思想:为进程发放针对系统各种资源(如cpu时间)的彩票;当调度程序需要做出决策时,随机选择一张彩票,持有该彩票的进程将获得系统资源 合作进程之间的彩票交换 六,彩票调度算法 彩票调度算法: 为进程发放针对各种资源(如CPU时间)的彩票.调度程序随机选择一张彩票,持有该彩票的进程获得系统资源. 彩票调度算法的特点: 平等且体现优先级:进程都是平等的,有相同的运行机会.如果某些进程需要更多的机会,可被给予更多彩票,增加其中奖机会. 易计算CPU的占有几率:某进程占用CPU的几率,与所持有的彩票数成正比例.该算法可实现各进程占用CPU的几率. 响应迅速 各个进程可以合作,相互交换彩票. 容易实现按比例分配如图象传输率,10帧/s,15帧/s,25帧/s操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案
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