多批道处理算法

vⅤ_Leon

已于 2024-07-04 20:06:16 修改

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分类专栏：实验报告文章标签：算法

于 2024-04-23 18:50:12 首次发布

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一、实验目的：

了解多道批处理系统的工作原理和调度算法
熟悉先来先服务调度算法（First Come First Served, FCFS）的实现
学习如何模拟多道批处理系统的调度过程

实验设备与实验环境：

计算机,Java编译系统,idea,ChatGPT

二、实验程序设计内容：

设计一个模拟操作系统多道批处理作业调度算法（FCFS）的程序，包括两个进程（Program）的信息输入和调度过程展示。
实现程序初始化方法，用于输入两个进程的延迟时间、处理时间和读写时间。
实现判断哪个进程先到达的方法，用于确定FCFS调度顺序。
实现计算CPU使用时间的方法，计算两个进程的处理时间和读写时间之和。
实现展示时序图的方法，展示CPU和IO的时间线，并返回总运行时间。
实现计算CPU利用率的方法，计算CPU使用时间与总运行时间的比值。

三、实验程序设计思路及流程图

创建一个 Program 类来表示进程，包含延迟时间和处理时间等属性。
在 Tool 类中实现初始化进程信息的方法，通过输入来初始化两个进程的信息。
实现判断哪个进程先到达的方法，根据延迟时间来判断先后顺序。
实现计算CPU使用时间的方法，将两个进程的处理时间和读写时间相加。
实现展示时序图的方法，按照FCFS调度顺序展示CPU和IO的时间线，并返回总运行时间。
实现计算CPU利用率的方法，计算CPU使用时间与总运行时间的比值，反映CPU的利用情况。

四、实验源程序及注释：

package homework.os;

import java.util.Scanner;

/**
 * Date：2024/2/26  9:15
 * Description：模拟操作系统多道批处理作业调度算法(FCFS)
 *
 * @author Leon
 * @version 1.0
 */

public class exm1 {
    public static void main(String[] args) {
        Program p1=new Program();
        Program p2=new Program();
        Tool.initProgram(p1,p2);
        System.out.println("\n\nCPU使用时间为: "+Tool.cpuUseTime(p1,p2)+"\t " +
                "CPU利用率为"+ String.format("%.2f",Tool.cpuUtilization(p1,p2)*100)+"%");
    }
}

class Program{
    int delay;
    int operation[]=new int[3];
}

class Tool{
    public static void initProgram(Program P1,Program P2){
        Scanner scanner=new Scanner(System.in);
        System.out.println("输入P1信息(延迟输入时间,处理时间1,读写时间,处理时间2)");
        P1.delay=scanner.nextInt();
        for(int i=0;i<P1.operation.length;i++){
            P1.operation[i]=scanner.nextInt();
        }

        System.out.println("输入P2信息(延迟输入时间,处理时间1,读写时间,处理时间2)");
        P2.delay=scanner.nextInt();
        for(int i=0;i<P1.operation.length;i++){
            P2.operation[i]=scanner.nextInt();
        }
    }

    public static boolean isP1First(Program p1,Program p2){
        return p1.delay<p2.delay;
    }

    public static int cpuUseTime(Program p1,Program p2){
        return p1.operation[0]+p2.operation[0]+p1.operation[2]+p2.operation[2];
    }

    public static double showTimeTable(Program p1,Program p2){
        Program tmp1,tmp2;
        int operationNums=p1.operation.length;
        int[] timeTable=new int[operationNums*2];
        int curTime=0;
        if(!isP1First(p1,p2)){
            tmp1=p2;
            tmp2=p1;
        }else {
            tmp1=p1;
            tmp2=p2;
        }

        int i=0,j=0;
        curTime+=tmp1.operation[i++];
        timeTable[0]=curTime;
        for(int k=1;k<operationNums;k++){
            int bgTim=curTime+Math.max(tmp1.operation[i],tmp2.operation[j]);
            int smTim=curTime+Math.min(tmp1.operation[i++],tmp2.operation[j++]);
            timeTable[k]=bgTim;
            timeTable[k+operationNums-1]=smTim;
            curTime=bgTim;
        }

        curTime+=tmp2.operation[j];
        timeTable[timeTable.length-1]=curTime;


        System.out.print("===============时序图(ms)===============\n" +
                "CPU : "+timeTable[0]);

        for(int k=1;k<=2;k++){
            System.out.print("\t "+timeTable[k]);
        }
        System.out.print("\t "+timeTable[timeTable.length-1]);


        System.out.print("\nIO : "+"   ");
        for(int k=3;k<=4;k++){
            System.out.print("\t "+timeTable[k]);
        }

        return curTime;

    }

    public static double cpuUtilization(Program p1,Program p2){
        return Tool.cpuUseTime(p1,p2)/Tool.showTimeTable(p1,p2);
    }

}

五、实验程序测试过程及解释说明

输入P1信息(延迟输入时间,处理时间1,读写时间,处理时间2)

输入P2信息(延迟输入时间,处理时间1,读写时间,处理时间2)

120

六、实验程序测试过程与结果分析

===============时序图(ms)===============

CPU : 60 180 220 260

IO : 140 200

CPU使用时间为: 240 CPU利用率为92.31%

Process finished with exit code 0

七、理论学习与实践能力锻炼方面的个人心得体会

通过实验，我深入理解了多道批处理系统的调度过程和先来先服务算法的原理。