操作系统实验-设计一个时间片轮转法实现处理器调度的程序

实验三
一、实验题目
设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序。
二、实验内容
(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
已运行时间
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Q1，Q2，Q3，Q4，Q5。
指针——进程按顺序排成循环队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。
要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。
已运行时间——假设进程已经运行的单位时间数，初始值为“0”。
状态——有两种状态，“就绪”和“结束”，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) 每次运行所设计的处理器调度程序前，为每个进程任意确定它的“要求运行时间”。
(3) 把五个进程按顺序排成循环队列，用指针指出队列连接情况。另用一标志单元记录轮到运行的进程。例如，当前轮到P2执行，则有：
标志单元

(4) 处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。由于本实验是模拟处理器调度的功能，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：
已运行时间+1
来模拟进程的一次运行，表示进程已经运行过一个单位的时间。
请同学注意：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须置上该进程可以运行的时间片值，以及恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行满一个时间片。在这时省去了这些工作，仅用“已运行时间+1”来表示进程已经运行满一个时间片。
(5) 进程运行一次后，应把该进程的进程控制块中的指针值送到标志单元，以指示下一个轮到运行的进程。同时，应判断该进程的要求运行时间与已运行时间，若该进程的要求运行时间已运行时间，则表示它尚未执行结束，应待到下一轮时再运行。若该进程的要求运行时间=已运行时间，则表示它已经执行结束，应指导它的状态修改成“结束”（E）且退出队列。此时，应把该进程的进程控制块中的指针值送到前面一个进程的指针位置。
(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面的（4）和（5）的步骤，直到所有的进程都成为“结束”状态。
(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。
(8) 为五个进程任意确定一组“要求运行时间”，启动所设计的处理器调度程序，显示或打印逐次被选中的进程名以及进程控制块的动态变化过程。
三、实验过程
1、实验原理

2、数据结构
typedef struct PNode //PCB
{ struct PNode *next; //定义指向下一个节点的指针
char name[10]; //定义进程名，并分配空间
int All_time; //定义总运行时间
int Runed_Time; //定义已运行时间
char state; //定义进程状态Ready/End
}
*Proc; //指向该PCB的指针
int ProcNum; //总进程数
3、算法设计
void SJP_Simulator(Proc &H)
{
cout << endl << “-------------START-----------------\n”;
int flag = ProcNum; //记录剩余进程数
int round = 0; //记录轮转数
Proc p = H->next;
while (p->All_time>p->Runed_Time)
{
round++;
cout << endl << “Round” << round << “–正在运行” << p->name << “进程” << endl;
p->Runed_Time++; //更改正在运行的进程的已运行的时间
Displnfo(H); //输出此时为就绪状态的进程 的信息
if (p->All_time = = p->Runed_Time)
{
//判断该进程是否结束
p->state = ‘E’;
flag–;
cout << p->name << “进程已运行结束，进程被删除！\n”;
}
p = p->next;
while (flag && p->All_time == p->Runed_Time)
p = p->next; //跳过先前已结束的进程
}
cout << endl << “-------------------END-----------------\n”;
}
四、实验结果

五、体会与收获
时间片轮转算法中，系统将所有的就绪程序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（一个较小的时间单元）。轮转法是一种剥夺式调度，当执行的时间片用完时，调度程序停止该进程的执行，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，就这样一次又一次地执行，一次又一次地等待，直到该进程的任务完成。时间片轮转调度算法特别适合于分时系统中使用。该算法的难度和关键在于选择合理的时间片。如果时间片过长，时间片轮转法就变成了先来先服务调度算法，如果时间片过小，则系统会花费大部分时间用于上下文切换。

六、源代码
#include
#include
using namespace std;
typedef struct PNode ///PCB
{
struct PNode *next; ///定义指向下一个节点的指针
char name[10]; ///定义进程名，并分配空间
int All_time; ///定义总运行时间
int Runed_Time; ///定义已运行时间
char state; ///定义进程状态Ready/End
}
*Proc; ///指向该PCB的指针
int ProcNum; ///总进程数
///初始化就绪队列
void lnitPCB(Proc &H)
{
cout << “请输入总进程个数:”;
cin >> ProcNum; ///进程总个数
int Num = ProcNum;
H = (Proc)malloc(sizeof(PNode)); ///建立头结点
H->next = NULL;
Proc p = H; ///定义一个指针
cout << “总进程个数为” << ProcNum << “个，请依次输入相应信息”< cout << endl;
while (Num–)
{
p = p->next = (Proc)malloc(sizeof(PNode));
cout << “进程名，总运行时间，已运行时间:”;
cin >> p->name >> p->All_time >> p->Runed_Time;
p->state = ‘R’;
p->next = NULL;
}
p->next = H->next;
}
///输入运行中的进程信息
void Displnfo(Proc H)
{
Proc p = H->next;
do
{
if (p->state != ‘E’) ///如果该进程的状态不是End 的话
{
cout << “进程名:” << p->name << “\t总运行时间:” << p->All_time << “\t已运行时间” << p->Runed_Time << “\t状态:” << p->state << endl;
p = p->next;
}
else p = p->next;
} while (p != H->next); ///整个进程链条始终完整，只是状态位有差异
}
///时间片轮转法
void SJP_Simulator(Proc &H)
{
cout << endl << “-------------START-----------------\n”;
int flag = ProcNum; ///记录剩余进程数
int round = 0; ///记录轮转数
Proc p = H->next;
while (p->All_time>p->Runed_Time)
{
round++;
cout << endl << “Round” << round << “–正在运行” << p->name << “进程” << endl;
p->Runed_Time++; ///更改正在运行的进程的已运行的时间
Displnfo(H); ///输出此时为就绪状态的进程 的信息
if (p->All_time = = p->Runed_Time)
{
//判断该进程是否结束
p->state = ‘E’;
flag–;
cout << p->name << “进程已运行结束，进程被删除！\n”;
}
p = p->next;
while (flag && p->All_time == p->Runed_Time)
p = p->next; ///跳过先前已结束的进程
}
cout << endl << “-------------------END-----------------\n”;
}
int main()
{
Proc H;
lnitPCB(H); ///数据初始化
Displnfo(H); ///输出此刻的进程状态
SJP_Simulator(H);///时间片轮转法
system(“pause”);
}