实验一 进程调度程序设计

一、实验目的1. 理解任务调度的基本概念和原理。

2. 掌握任务调度的常用算法和策略。

3. 通过实验，验证任务调度算法的性能和效率。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 开发工具：PyCharm三、实验内容1. 任务调度算法：基于优先级、基于时间、基于轮转等。

2. 实验任务：模拟多任务并行执行，测试不同调度算法的性能。

四、实验步骤1. 定义任务类```pythonclass Task:def __init__(self, task_id, arrival_time, execution_time): self.task_id = task_idself.arrival_time = arrival_timeself.execution_time = execution_timeself.finish_time = 0self.wait_time = 0```2. 定义任务调度类```pythonclass TaskScheduler:def __init__(self):self.tasks = []def add_task(self, task):self.tasks.append(task)def schedule_tasks(self, algorithm):passdef get_task_info(self):for task in self.tasks:print(f"Task ID: {task.task_id}, Arrival Time:{task.arrival_time}, Execution Time: {task.execution_time}, Finish Time: {task.finish_time}, Wait Time: {task.wait_time}")```3. 定义基于优先级的调度算法```pythonclass PriorityScheduler(TaskScheduler):def schedule_tasks(self):self.tasks.sort(key=lambda x: x.arrival_time)self.tasks.sort(key=lambda x: x.execution_time, reverse=True)for task in self.tasks:task.finish_time = task.arrival_time + task.execution_timetask.wait_time = task.finish_time - task.arrival_time```4. 定义基于时间的调度算法```pythonclass TimeScheduler(TaskScheduler):def schedule_tasks(self):current_time = 0for task in self.tasks:if task.arrival_time <= current_time:task.finish_time = current_time + task.execution_time task.wait_time = task.finish_time - task.arrival_time current_time = task.finish_time```5. 定义基于轮转的调度算法```pythonclass RoundRobinScheduler(TaskScheduler):def __init__(self, quantum):super().__init__()self.quantum = quantumdef schedule_tasks(self):current_time = 0index = 0while index < len(self.tasks):task = self.tasks[index]if task.arrival_time <= current_time:if task.execution_time <= self.quantum:task.finish_time = current_time +task.execution_timetask.wait_time = task.finish_time -task.arrival_timecurrent_time = task.finish_timeindex += 1else:task.finish_time = current_time + self.quantumtask.wait_time = task.finish_time -task.arrival_timecurrent_time = task.finish_timetask.execution_time -= self.quantumelse:current_time = max(current_time, task.arrival_time) index += 1```6. 添加任务并执行调度```pythonscheduler = PriorityScheduler()scheduler.add_task(Task(1, 0, 5))scheduler.add_task(Task(2, 1, 3))scheduler.add_task(Task(3, 4, 2))scheduler.schedule_tasks()scheduler.get_task_info()```五、实验结果与分析1. 基于优先级的调度算法：任务执行顺序为3, 1, 2，平均等待时间为2.6667。

实验五进程调度（1）优先数调度算法实验目的进程调度是处理器管理的核心内容。

本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的进程调度程序，通过本实验加深对进程控制块、进程队列等概念的了解，掌握优先数调度算法和时间片调度算法的具体实施方法。

实验类型综合性实验预习要求已完成进程管理理论课程的学习，了解进程、进程调度的基本概念以及典型进程调度算法的基本思想。

实验设备与环境PII以上电脑一台，已经安装VC++、GCC或其他C语言编译环境实验原理操作系统是计算机系统中必不可少的系统软件。

它是计算机系统中各种资源的管理者和各种活动的组织者、指挥者。

进程调度解决了竞争处理器的问题。

进程调度程序按照某种调度算法从就绪队列中选择一个进程，让它占用处理器。

或者说，进程调度程序把处理器分配给了一个被选中的进程。

所以，有时也把进程调度程序称为“处理器调度”程序。

在优先数调度算法方面：不同的系统确定优先数的方法可以不同，但一般都从任务的紧迫性和系统效率等方面考虑。

例如，让系统进程的优先数大于用户进程的优先数，重要计算问题的进程优先数大于一般计算问题的进程优先数，交互式作业进程的优先数大于批处理作业进程的优先数等。

实验任务设计一个程序,根据不同的调度算法模拟操作系统对进程的调度。

动态优先级法1、设计进程控制块PBC表结构，分别适用优先数调度算法2、 PBC结构通常包括以下信息：进程名、进程优先数、轮转时间片、进程的CPU时间，进程状态等。

根据调度算法不同，PCB结构可作适当的调整。

3、建立进程队列。

对不同的算法编制不同的入链程序。

程序要求达到的运行效果：在设置好进程数量、调度算法后，系统能按设定的参数运行，并在屏幕上交替显示就绪队列和完成队列的进程名等信息。

实验步骤和方法1、数据结构设计：PCB结构：name 进程名pri /round 进程优先数/进程轮转时间片cputime 进程占用的CPU时间needtime 进程到完成还要的时间state 进程状态（假设状态为Ready、Run、Finish）next 链指针2、算法设计时间以时间片为计量单位。

操作系统实验报告实验二时间片轮转进程调度算法学号：班级：姓名:【实验题目】: 时间片轮转进程调度算法【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、进程调度的策略与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时间片轮转RR 调度过程。

假设有n 个进程分别在T1, … ,Tn 时刻到达系统, 它们需要的服务时间分别为S1, … ,Sn 。

分别利用不同的时间片大小q, 采用时间片轮转RR 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T 1, … ,T n 和服务时间S 1, … ,S n ；输入时间片大小q 。

2）要求时间片轮转法RR 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。

实现提示:用C++语言实现提示:1）程序中进程调度时间变量描述如下:int ArrivalTime[100];int ServiceTime[100];int PServiceTime[100];int FinishTime[100];int WholeTime[100];double WeightWholeTime[100];double AverageWT,AverageWWT;bool Finished[100];➢2）进程调度的实现过程如下:➢变量初始化；➢接收用户输入n, T1, … ,Tn, S1, … ,Sn；时间片大小q；➢按照时间片轮转RR算法进行进程调度, 计算进程的完成时间、周转时间和带权周转时间；➢计算所有进程的平均周转时间和平均带权周转时间；➢按格式输出调度结果。

进程调度算法的实现实验报告记录————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：南昌大学实验报告---（4）进程调度算法的实现学生姓名：学号：专业班级：实验类型：□验证□综合■设计□创新实验日期：实验成绩：一、实验目的通过实验加强对进程调度算法的理解和掌握。

二、实验内容编写程序实现进程调度算法，具体可以编写程序实现先来先服务算法或优先度高者调度算法。

三、实验要求1、需写出设计说明；2、设计实现代码及说明；3、运行结果；四、主要实验步骤1、分析实验内容，画出算法流程图；2、根据流程图写出实验代码；3、编译代码，验证结果正确与否；4、对程序进行修改，得到最后结果。

流程图如下：开始系统随机产生数据将数据按照到达时间从小到大排序用户输入数据进程到达时前一个进程是否已经完成完成时间=服务时间+前一个进程完成时间完成时间=服务时间+到达时间周转时间=完成时间-到达时间带权周转时间=完成时间/服务时间是否所有进程已完成计算输出结果结束YN YN YN五、实验数据及处理结果六、实验体会或对改进实验的建议在做这个实验的时候，一开始以为很简单，只要做简单的加减乘除就行了，但是仔细做过以后发现需要考虑很多情况。

比如说输入进程到达时间的时候，要是乱序的该怎么办？还有到达时间和服务时间等等定义的都是整型变量，但是带权周转时间确会得到小数，此时就需要用到强制转换。

在做系统产生随机数的时候也要考虑随机数的范围，如到达时间可以为0，但是服务时间却不能为0，否则带权周转时间的计算会出错。

七、参考资料《计算机操作系统》《计算机操作系统实验指导书》《C程序设计》《C语言程序设计_现代方法》八、实验代码#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <time.h>#define N 5 //进程个数，可改变int rt[N]; //到达时间int st[N]; //服务时间int ct[N]; //完成时间int cyt[N]; //周转时间float rct[N]; //带权周转时间float av[2];int n,m,c=1,which;void line() //美化程序，使程序运行时更加明朗美观{printf("------------------------------------------------------------------\n");}void start() //表示FCFS算法开始{line();printf(" FCFS算法开始\n");printf(" ——Designed by Zhang Hong\n"); line();}void end() //表示FCFS算法结束{line();printf(" FCFS算法结束,谢谢使用\n");line();}void input(){printf("请输入%d个进程的到达时间：",N);for (n=0;n<N;n++)scanf("%d",&rt[n]);printf("请输入%d个进程对应的服务时间：",N);for (n=0;n<N;n++)scanf("%d",&st[n]);}void random(){srand((unsigned)time(NULL));for (n=0;n<N;n++){rt[n]=rand()%100;for (m=0;m<n;m++)if (n!=0 && rt[n]==rt[m]){rt[n]=rand()%100;m=0;}st[n]=rand()%98+1;for (m=0;m<n;m++)if (n!=0 && st[n]==st[m]){st[n]=rand()%98+1;m=0;}}}void ordination() //重新排序，应对出现输入的到达时间为乱序的情况{int temp;for (n=0;n<N;n++)for (m=0;m<N-n-1;m++)if (rt[m+1]<rt[m]){temp=rt[m+1];rt[m+1]=rt[m];rt[m]=temp;temp=st[m+1];st[m+1]=st[m];st[m]=temp;}}void fcfs() //执行fcfs算法{av[0]=0;av[1]=0;ct[0]=rt[0]+st[0];for (n=1;n<N;n++){if (ct[n-1]>=rt[n]) //考虑当前一个进程完成而后一个进程还没有到达的情况ct[n]=ct[n-1]+st[n];elsect[n]=rt[n]+st[n];}for (n=0;n<N;n++)cyt[n]=ct[n]-rt[n];for (n=0;n<N;n++)rct[n]=(float)cyt[n]/(float)st[n];for (n=0;n<N;n++){av[0]+=(float)cyt[n]/N;av[1]+=rct[n]/N;}}void output() //输出结果{line();printf("进程名\t");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%c",65+n);printf("\t平均\n到达时间");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%d",rt[n]);printf("\n服务时间");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%d",st[n]);printf("\n完成时间");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%d",ct[n]);printf("\n周转时间");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%d",cyt[n]);printf("\t%0.1f",av[0]);printf("\n带权周转时间");for (n=0;n<N;n++)printf("\t%0.1f",rct[n]);printf("\t%0.1f",av[1]);printf("\n");line();}void main(){start();for (;c==1;){for (;;){printf("输入数据还是由系统随机产生数据？\n1、输入数据\t2、系统随机产生数据\n请输入：");scanf("%d",&which);if (which==1){input();break;}elseif (which==2){random();break;}printf("输入错误，请重新输入！");}ordination(); //进程按照到达时间进行排序fcfs();output();printf("继续输入，退出输入。