进程调度算法:采用先来先服务、短作业、动态最高优先数优先的调度算法(即把处理机分配给优先数最高的进程)。
每个进程有一个进程控制块( PCB)表示。进程控制块可以包含如下信息:
进程名—进程标示数 ID
优先数 PRIORITY 优先数越大优先权越高(仅HRRN)
到达时间—进程的到达时间为进程输入的时间。、
进程还需要运行时间ALLTIME,进程运行完毕ALLTIME=0,
已用CPU时间----CPUTIME、
进程开始阻塞时间STARTBLOCK-表示当进程在运行STARTBLOCK个时间片后,进程将进入阻塞状态
进程的阻塞时间BLOCKTIME–表示当进程阻塞BLOCKTIME个时间片后,进程将进入就绪状态
进程状态—STATE
因为FCFS和SJF比较简单,所以写这两个算法时比较粗糙,没有设置阻塞时间,执行时也只是打印执行进程的信息(这俩是白给的)~~
HRRN算法每次都计算作业的优先级,随着作业等待时间的变长,优先级不断的提高,所以能够得到更快的执行。一般优先级的计算方法是:优先级 = (作业已等待时间 + 作业的服务时间) / 作业的服务时间,而这里我只是简单地令进程在等待或阻塞时优先数+1,效果都差不多~~
运行环境为python 3.7
import random
class PCB:
def __init__(self,pid,priority,arr_time,all_time,cpu_time,start_block,block_time,state): ##初始化进程
self.pid=pid
self.priority=priority
self.arr_time=arr_time
self.all_time=all_time
self.cpu_time=cpu_time
self.start_block=start_block
self.block_time=block_time
self.state=state
def output(self): ##hrrn输出
print("进程"+str(self.pid),"优先级:"+str(self.priority),"到达时间:"+str(self.arr_time),
"还需运行时间:"+str(self.all_time),"已运行时间:"+str(self.cpu_time),
"开始阻塞时间:"+str(self.start_block),"阻塞时间:"+str(self.block_time),"状态:"+self.state)
def Output(self): ##sjf fcfs输出
print("进程"+str(self.pid),"正在执行,到达时间:"+str(self.arr_time),
"还需运行时间:"+str(self.all_time),"已运行时间:"+str(self.cpu_time))
def toBlock(self): ##将状态置为Block
self.state="Block"
def toRun(self): ##将状态置为Run
self.state="Run"
def toFinish(self): ##将状态置为Finish
self.state="Finish"
def toReady(self): ##将状态置为Ready
self.state="Ready"
def running(self): ##进程运行时状态变化
self.all_time-=1
self.cpu_time+=1
def toBlocking(self): ##进程将要开始阻塞的状态变化
if self.start_block>0:
self.start_block-=1
def blocking(self): ##进程阻塞时的状态变化
if self.block_time>0:
self.block_time-=1
self.priority+=1
def init(num):##初始化进程,生成四个进程并按到达时间将它们放入列表list1
list1=[]
for i in range(num):
list1.append(PCB(str(i),random.randint(1,10),random.randint(10,15),
random.randint(1,10),0,random.randint(5,10),random.randint(1,10),"Ready"))
for i in range(len(list1)-1):
for j in range(i+1,len(list1)):
if list1[i].arr_time>list1[j].arr_time:
list1[i],list1[j]=list1[j],list1[i]
return list1
def fcfs(list1):##先来先服务
time=0
while 1:
print("time:",time)
if time>=list1[0].arr_time:
list1[0].running()
list1[0].Output()
if list1[0].all_time==0:
print("进程"+list1[0].pid+"执行完毕,周转时间:"+str(time-list1[0].arr_time+1)+"\n")
list1.remove(list1[0])
time+=1
if not list1:
break
def sjf(list1):##抢占式短作业优先
list2=[] ##就绪队列
time=0
while 1:
len_list2=len(list2)
print("time:",time)
if list1:
i=0
while 1: ##将进程放入就绪队列,就绪队列的第一个是正在执行的进程
if time==list1[i].arr_time:
list2.append(list1[i])
list1.remove(list1[i])
pid=list2[0].pid ##获取就绪队列第一个进程的进程ID
i-=1
i+=1
if i>=len(list1):
break
if len(list2)>=2 and len(list2)!=len_list2: ##判断就绪队列中最短的作业
len_list2=len(list2)
for i in range(len(list2)-1):
for j in range(i+1,len(list2)):
if list2[i].all_time>list2[j].all_time:
list2[i],list2[j]=list2[j],list2[i]
if list2: ##执行过程
if pid!=list2[0].pid: ##如果正在执行的进程改变,则发生抢占
print("发生抢占,进程"+list2[0].pid+"开始执行")
pid=list2[0].pid
list2[0].running()
list2[0].Output()
if list2[0].all_time==0:
print("进程"+list2[0].pid+"执行完毕,周转时间:"+str(time-list2[0].arr_time+1)+"\n")
list2.remove(list2[0])
if list2:
pid=list2[0].pid
time+=1
if not list2 and not list1:
break
def hrrn(list1): ##动态最高优先数优先
list2=[] ##就绪队列
list3=[] ##阻塞队列
time=0
while 1:
print("time:",time)
if list1:
i=0
while 1: ##将进程放入就绪队列
if time==list1[i].arr_time:
list2.append(list1[i])
list1.remove(list1[i])
pid=list2[0].pid
i-=1
i+=1
if i>=len(list1):
break
for i in range(len(list2)-1): ##将就绪队列的进程按优先级大小排列
for j in range(i+1,len(list2)):
if list2[i].priority<list2[j].priority:
list2[i].toReady()
list2[i],list2[j]=list2[j],list2[i]
if list2: ##执行过程
if pid!=list2[0].pid:
print("发生抢占,进程"+list2[0].pid+"开始执行")
pid=list2[0].pid
if list2[0].start_block>0 or list2[0].block_time<=0:
list2[0].toRun()
list2[0].running()
list2[0].toBlocking()
for i in range(1,len(list2)):
list2[i].priority+=1
list2[i].toBlocking()
if list3: ##阻塞队列
for i in list3:
i.blocking()
for i in list2:
i.output()
for i in list3:
i.output()
if list2: ##当进程开始阻塞时间为0,将进程放入阻塞队列
i=0
while 1:
if list2:
if list2[i].start_block==0 and list2[i].block_time!=0:
print("进程"+list2[i].pid+"开始阻塞,进入阻塞队列")
list2[i].toBlock()
list3.append(list2[i])
list2.remove(list2[i])
i-=1
i+=1
if i>=len(list2):
break
if list3: ##当进程阻塞时间为0,将进程放入就绪队列
i=0
while 1:
if list3[i].block_time==0:
print("进程"+list3[i].pid+"阻塞结束,进入就绪队列")
list3[i].toReady()
list2.append(list3[i])
list3.remove(list3[i])
pid=list2[0].pid
i-=1
i+=1
if i>=len(list3):
break
if list2: ##进程执行完毕则移出就绪队列
if list2[0].all_time<=0:
list2[0].toFinish()
print("进程"+list2[0].pid+"执行完毕,周转时间:"+str(time-list2[0].arr_time+1),"状态:"+list2[0].state+"\n")
list2.remove(list2[0])
if list2:
pid=list2[0].pid
time+=1
if not (list1 or list2 or list3):
break
if __name__=="__main__":
while 1:
n=input("请选择算法(1、先来先服务 2、抢占式短作业优先 3、动态最高优先数优先):")
if n=="1":
list1=init(4)
for i in list1:
i.Output()
fcfs(list1)
elif n=="2":
list1=init(4)
for i in list1:
i.Output()
sjf(list1)
elif n=="3":
list1=init(4)
for i in list1:
i.output()
hrrn(list1)
else:
print("输入错误,请重新输入!")
进程的所有信息都是用Random库随机生成,因为一个个输入太麻烦~~
程序执行时只需选择调度算法,执行过程不需要任何操作
特别需要注意的是:在循环的每一秒中,输出信息和具体的操作一定要分开!一定要分开!一定要分开! 要么先打印后操作,要么先操作后打印,不要边操作边打印,会混乱的~
亲身经历总结出的教训~