进程调度之短作业优先调度

一、进程调度

1.题目内容

1.1 设计目的

进程管理是操作系统中的重要功能，用来创建进程、撤消进程、实现进程状态转换，它提供了在可运行的进程之间复用CPU的方法。在进程管理中，进程调度是核心，因为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目时，就必须依照某种策略决定哪些进程优先占用处理器。本设计模拟在单处理器情况下的进程调度，目的是加深对进程调度工作的理解，掌握不同调度算法的优缺点。

 

2.题目要求

设计程序模拟单处理机系统中的进程调度算法，在短作业优先调度算法、时间片轮转调度、最高优先级优先算法三种算法中选择两种实现。

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)3中状态之一。

 

3.设计思想

短作业优先调度算法思想

在非抢占式的调度算法中，最先到达的进程最先运行，在进程进行的时候，到达的进程之间就要进行运行时间的比较，运行时间依次从少到多排列，最短运行时间的先运行，每次只能运行一个进程，每当进程运行时，每次到达的新进程都跟等待状态的进程进行比较，进程根据运行时间排序，直到所有进程都到达，所有的进程都运行完结束就打印结果。

 

4.算法分析

4.1 程序结构

在执行主函数的时候，选择短作业优先调度算法或者最高优先级优先算法，利用if语句来判断执行什么函数。

 

4.1.1 短作业优先调度算法

调用void input(PCB *a,int n)函数，从键盘输入进程的信息，然后调用void qiushu(PCB *a,int n)函数，在qiushu函数中，依次调用void compare(PCB *a,int n)，void run(PCB *a,int n) ，void output(PCB *a,int n) 。

在void compare(PCB *a,int n)中，

①先利用冒泡排序按照提交时间的早晚排序得到a[],先执行最先到达的进程a[0]；

②在进程执行完之前比较已经到达的进程的运行时间，依次按照运行时间的多少根据从小到大排列得到序列，a[0]完成后执行当前最小运行时间的进程a[1]；

③再执行②，直到所有进程执行完。

在void run(PCB *a,int n)中，

求出运行进程的开始时间，完成时间，周转时间，带权周转时间。

第一个进程的开始时间为它的提交时间，其他的进程都为上一个进程的完成时间；

完成时间=开始时间+运行时间；

周转时间=完成时间-提交时间；

带权周转时间=周转时间/运行时间。

在void output(PCB *a,int n)中，

输出进程的运行顺序以及进程运行的具体信息。

 

 

4.2 数据结构

建立结构体来记录进程的基本信息。

struct PCB{              //定义结构体

int jcxh;            //进程号

double tjtime;       //提交时间

double yxtime;       //运行时间

double startime;     //开始时间

double finishtime;   //完成时间

double zztime;       //周转时间

double dqzztime;     //带权周转时间

int prior;           //优先级数

double RunTime;      //已占用cpu时间

char state;          //进程状态    

struct PCB* next;    //创建指针

};

PCB a[10]; 最高只能有十个进程

 

 

5.核心代码

 

struct PCB{              //定义结构体

int jcxh;            //进程号

double tjtime;       //提交时间

double yxtime;       //运行时间

double startime;     //开始时间

double finishtime;   //完成时间

double zztime;       //周转时间

double dqzztime;     //带权周转时间

int prior;           //优先级数

double RunTime;      //已占用cpu时间

char state;          //进程状态    

struct PCB* next;    //创建指针

};

PCB a[10];               //最多十个进程数

 

//排序   

void compare(PCB *a,int n)   

{  

int i,j,m;

for(i=0;i<n-1;i++)   

for(j=i+1;j<=n-1;j++)   

if(a[i].tjtime>a[j].tjtime)   

             {   

                 PCB b;   

                 b=a[i];   

                 a[i]=a[j];   

                 a[j]=b;   

             }

for(m=0;m<n-1;m++)      

{

if(m==0)   

a[m].finishtime=a[m].tjtime+a[m].yxtime;   

else  

a[m].finishtime=a[m-1].finishtime+a[m].yxtime;

int l,q=0;

for(l=m+1;l<=n-1;l++)   

{

if(a[l].tjtime<=a[m].finishtime)              

q++;   

}   

double min=a[m+1].yxtime;   

int next=m+1;//m+1=n   

for(int k=m+2;k<=m+q;k++)          

{  

if(a[k].yxtime<min)  

{

min=a[k].yxtime;              

next=k;}                             

}        

PCB c;               

     c=a[m+1];              

a[m+1]=a[next];              

a[next]=c;          

}   

}   

me=a[i].zztime/a[i].yxtime;//求出带权周转时间

}

}   

void output(PCB *a,int n)   

{

int i;

printf("使用短作业算法后进程的运行顺序:");

for(i=0;i<n;i++)

{if(i==0)printf("%d",a[i].jcxh);

else printf("--->%d",a[i].jcxh);

}

printf("\n");

printf("进程名   提交时间   运行时间   开始时间   完成时间   周转时间   带权周转时间\n");

for(i=0;i<n;i++)

{

printf("   %d       %.2lf       %.2lf       %.2lf       %.2lf\t%.2lf\t   %.2lf\n",a[i].jcxh,a[i].tjtime,a[i].yxtime,a[i].startime,a[i].finishtime,a[i].zztime,a[i].dqzztime);

}

}            

 

7.心得体会

在短作业优先调度算法中，实现并不难。从键盘输入进程信息，再进而比较每个的提交时间，先执行最先来到的进程，再根据运行时间的大小，选择短作业的优先进入cpu。