实验五 进程调度算法模拟 题目整理#

本文件根据原始实验题目材料整理，已统一为适合 GitHub 提交的 Markdown 版本。

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题目材料 1：lab05#

一、实验内容#

选择一个调度算法，实现处理器调度。

二、实验目的#

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。当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下处理器调度，帮助自己加深了解处理器调度的工作。

三、实验题目#

本实验有两个题，可选择其中的一题做实验。

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第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序#

[提示]

(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
优先数
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 P1，P2，P3，P4，P5
• 指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为 0
• 要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数
• 优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行
• 状态——可假设有两种状态，“就绪”状态和”结束”状态。五个进程的初始状态都为”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) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的”优先数”和”要求运行时间”。本实验由于为了检查的方便，优先数和运行时间采用下表中的数值。

(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。例：

队首标志 K2

K1	P1	K2	P2	K3	P3	K4	P4	K5	P5
	0		K4		K5		K3		K1
	2		3		1		2		4
	1		5		3		4		2
	R		R		R		R		R
	PCB1		PCB2		PCB3		PCB4		PCB5

(4) 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减 1。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：

• 优先数 - 1
• 要求运行时间 - 1

来模拟进程的一次运行。

提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。

(5) 进程运行一次后，若要求运行时间 !=0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间 =0，则把它的状态修改成”结束”（E），且退出队列。

(6) 若”就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面 (4) 和 (5) 的步骤，直到所有进程都成为”结束”状态。

(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。

选作部分#

(8) 为五个进程任意确定一组”优先数”和”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进程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。

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第二题：设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序#

[提示]

(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 K2

K1	Q1	K2	Q2	K3	Q3	K4	Q4	K5	Q5
	K2		K3		K4		K5		K1
	2		3		1		2		4
	1		0		0		0		0
	R		R		R		R		R
	PCB1		PCB2		PCB3		PCB4		PCB5

(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。

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四、实验报告书写要求#

由于本实验的源程序可能较长，故在书写实验报告时只需给出程序的大致框架，着重给出核心部分代码（要求给出注释），对于初始化及界面设计等内容可以省略不写（或仅以一句注释说明）。

// 程序中使用的数据结构示例
typedef struct _proc { /*进程结构体*/
    char name[32];     /*进程名*/
    int run_time;      /*要求运行总时间*/
    int alloc_time;    /*已经运行时间*/
    int req_time;      /*还需要的运行时间*/
    int pri;           /*优先级：时间片调度中未使用*/
    PROC_STATE state;  /*进程状态*/
    struct _proc *next;
} PROC;