1.    目的和要求

1.1.           實驗目的

用高級語言完成一個進程調度程序，以加深對進程的概念及進程調度算法的理解。

1.2.           實驗要求

1.2.1例題：設計一個有 N個進程并發執行的進程調度模擬程序。

進程調度算法：采用最高優先級優先的調度算法（即把處理機分配給優先級最高的進程）和先來先服務（若優先級相同）算法。

(1).  每個進程有一個進程控制塊（PCB）表示。進程控制塊包含如下信息：進程名、優先級、到達時間、需要運行時間、已用CPU時間、進程狀態等等。

(2).  進程的優先級及需要的運行時間可以事先人為地指定，進程的運行時間以時間片為單位進行計算。

(3).  每個進程的狀態可以是就緒 r（ready）、運行R（Running）、或完成F（Finished）三種狀態之一。

(4).  就緒進程獲得 CPU后都只能運行一個時間片。用已占用CPU時間加1來表示。

(5).  如果運行一個時間片后，進程的已占用 CPU時間已達到所需要的運行時間，則撤消該進程，如果運行一個時間片后進程的已占用CPU時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還需要繼續運行，此時應將進程的優先數減1（即降低一級），然后把它插入就緒隊列等待調度。

(6).  每進行一次調度程序都打印一次運行進程、就緒隊列中各個進程的 PCB，以便進行檢查。 　　

(7).  重復以上過程，直到所要進程都完成為止。

1.2.2實驗題A：編寫并調試一個模擬的進程調度程序，采用“最高優先數優先”調度算法對N（N不小于5）個進程進行調度。

“最高優先級優先”調度算法的基本思想是把CPU分配給就緒隊列中優先數最高的進程。

(1). 靜態優先數是在創建進程時確定的，并在整個進程運行期間不再改變。

(2). 動態優先數是指進程的優先數在創建進程時可以給定一個初始值，并且可以按一定規則修改優先數。例如：在進程獲得一次CPU后就將其優先數減少1，并且進程等待的時間超過某一時限（2個時間片時間）時增加其優先數等。

(3). （**）進程的優先數及需要的運行時間可以事先人為地指定，（也可以由隨機數產生）。

(4). （**）在進行模擬調度過程可以創建（增加）進程，其到達時間為進程輸入的時間。

1.2.3實驗題B：編寫并調試一個模擬的進程調度程序，采用“基于時間片輪轉法”調度算法對N（N不小于5）個進程進行調度。 “輪轉法”有簡單輪轉法、多級反饋隊列調度算法。

(1). 簡單輪轉法的基本思想是：所有就緒進程按 FCFS排成一個隊列，總是把處理機分配給隊首的進程，各進程占用CPU的時間片長度相同。如果運行進程用完它的時間片后還未完成，就把它送回到就緒隊列的末尾，把處理機重新分配給隊首的進程。直至所有的進程運行完畢。（此調度算法是否有優先級？）

 (2). 多級反饋隊列調度算法的基本思想是：

將就緒隊列分為N級（N＝3～5），每個就緒隊列優先數不同并且分配給不同的時間片：隊列級別越高，優先數越低，時間片越長；級別越小，優先數越高，時間片越短。

系統從第一級調度，當第一級為空時，系統轉向第二級隊列，.....當處于運行態的進程用完一個時間片，若未完成則放棄CPU，進入下一級隊列。

當進程第一次就緒時，進入第一級隊列。

(3). （**）考慮進程的阻塞狀態B（Blocked）增加阻塞隊列。進程的是否阻塞和阻塞的時間由產生的“隨機數”確定（阻塞的頻率和時間長度要較為合理）。注意進程只有處于運行狀態才可能轉換成阻塞狀態，進程只有處于就緒狀態才可以轉換成運行狀態。

2.    實驗內容

根據指定的實驗課題：A（1），A（2），B（1）和B（2）

完成設計、編碼和調試工作，完成實驗報告。

注：帶**號的條目表示選做內容。

3.    實驗環境

可以選用Turbo C作為開發環境。也可以選用Windows下的VB，CB等可視化環境，利用各種控件較為方便。自主選擇實驗環境。

4.    實驗原理及核心算法參考程序段

     動態優先數（優先數只減不加）：

源程序：

#include"stdio.h"
#include"stdlib.h"
#include"string.h"
typedef struct node
{
char name[10]; //進程標志符
int prio; //進程優先數
int cputime; //進程占用cpu時間
int needtime; //進程到完成還要的時間
char state; //進程的狀態
struct node *next; //鏈指針
}PCB;
PCB *finish,*ready,*tail,*run; //隊列指針
int N; //進程數
//將就緒隊列的第一個進程投入運行
firstin()
{
run=ready; //就緒隊列頭指針賦值給運行頭指針
run->state='R'; //進程狀態變為運行態
ready=ready->next; //就緒列頭指針后移到下一進程
}//標題輸出函數
void prt1(char a)
{
printf("進程號 cpu時間 所需時間 優先數 狀態\n");

}
//進程PCB輸出
void prt2(char a,PCB *q)
{ //優先數算法輸出
printf(" % -10s% -10d% -10d% -10d %c\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->prio,q->state);
}
//輸出函數
void prt(char algo)
{
PCB *p;
prt1(algo); //輸出標題
if(run!=NULL) //如果運行標題指針不空
prt2(algo,run); //輸出當前正在運行的PCB
p=ready; //輸出就緒隊列PCB
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
p=finish; //輸出完成隊列的PCB
while(p!=NULL)
{
prt2(algo,p);
p=p->next;
}
getchar(); //按任意鍵繼續
}
//優先數的算法插入算法
insert1(PCB *q)
{
PCB *p1,*s,*r;
int b;
s=q; //待插入的PCB指針
p1=ready; //就緒隊列頭指針
r=p1; //r做p1的前驅指針
b=1;
while((p1!=NULL)&&b) //根據優先數確定插入位置
if(p1->prio>=s->prio)
{
r=p1;
p1=p1->next;
}
else
b=0;
if(r!=p1) //如果條件成立說明插入在r與p1之間
{
r->next=s;
s->next=p1;
}
else
{
s->next=p1; //否則插入在就緒隊列的頭
ready=s;
}
}
//優先數創建初始PCB信息
void create1(char alg)
{
PCB *p;
int i,time;
char na[10];
ready=NULL; //就緒隊列頭文件
finish=NULL; //完成隊列頭文件
run=NULL; //運行隊列頭文件
printf("輸入進程號和運行時間：\n"); //輸入進程標志和所需時間創建PCB
for(i=1;i<=N;i++)
{
p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB));
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
strcpy(p->name,na);
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->state='w';
p->prio=50-time;
if(ready!=NULL) //就緒隊列不空，調用插入函數插入
insert1(p);
else
{
p->next=ready; //創建就緒隊列的第一個PCB
ready=p;
}
}
//clrscr();
printf(" 優先數算法輸出信息：\n");
printf("***********************************************\n");
prt(alg); //輸出進程PCB信息
run=ready; //將就緒隊列的第一個進程投入運行
ready=ready->next;
run->state='R';
}
//優先數調度算法
void priority(char alg)
{
while(run!=NULL) //當運行隊列不空時，有進程正在運行
{
run->cputime=run->cputime+1;
run->needtime=run->needtime-1;
run->prio=run->prio-3; //每運行一次優先數降低3個單位
if(run->needtime==0) //如所需時間為0將其插入完成隊列
{
run->next=finish;
finish=run;
run->state='F'; //置狀態為完成態
run=NULL; //運行隊列頭指針為空
if(ready!=NULL) //如就緒隊列不空                             
firstin(); //將就緒隊列的第一個進程投入運行
}
else //沒有運行完同時優先數不是最大，則將其變為就緒態插入到就緒隊列
if((ready!=NULL)&&(run->prio<ready->prio))
{
run->state='W';
insert1(run);
firstin(); //將就緒隊列的第一個進程投入運行
}
prt(alg); //輸出進程PCB信息
}
}                                                                
//主函數
void main()
{
char algo; //算法標記
//clrscr();

printf("輸入進程數：\n");
scanf("%d",&N); //輸入進程數
create1(algo); //優先數算法
priority(algo);
}

心得體會：因為有上一次實驗的經驗，所以做這一次實驗的困難不是很大，說到底還是練得少，加強練習必不可少