操作系统实验：时间片轮转RR进程调度算法
实验报告：时间片轮转RR进程调度算法
题目：时间片轮转算法的实现
班级：软件工程2班姓名：代其全学号：1025111022 完成日期：2012/10/23
一．需求分析
程序要实现时间片轮转进程调度算法
（1）接收用户输入的进程数（n）,，各个进程的进程名，到达时间(T1…Tn)和服务时间(S1….Sn)，以及时间片大小q。
（2）输出各个进程首次运行的时间
（3）输出各个进程的完成时间，周转时间，带权周转时间，所有进程的平均周转时间，以及带权平均周转时间。
（4）测试数据为: 进程数n为5, 各进程的名字，到达时间，服务时间分别为：a 0 4 ; b 1 3; c 2 5; d 3 2; e 4 4。时间片大小q为1 和5。二．概要设计
抽象数据类型的定义：
int ArrivalTime[100];//到达时间
int ServiceTime[100];//服务时间
int FinishTime[100];//完成时间
int WholeTime[100];//周转时间
double WeightWholeTime[100];//带权周转时间
double AverageWT,AverageWWT;
bool Finished[100];//完成标识
typedef struct QNode
{
char name; //进程标识
int arrivaltime;//到达时间
int servicetime;//服务时间
int workedtime; //进程已经运行的时间
bool status; //表示进程的状态,1表示已经结束，0表示还未执行
struct QNode *next;
}QNode, *QueuePtr;
typedef struct
{
QueuePtr front;//队头指针
QueuePtr rear;//队尾指针
}LinkQueue;
主程序的流程：调用Init()函数初始化到达时间，服务时间，时间片等进程信息，调度RR（）函数实现轮转调度发，最后调度print()函数输出运算结果
三．详细设计
1.初始化函数
void init()
{
int cputime;int x,y;char name;
cout<<"请输入进程的个数:";
cin>>n; //进程个数
cout< for(int i=0;i { QNode node; cout<<"请输入第"< cin>>name>>x>>y; https://www.wendangku.net/doc/ad8181836.html,=name; node.arrivaltime=ArrivalTime[i]=x; node.servicetime=ServiceTime[i]=y; node.workedtime=0; node.status=Finished[i]=0; node.next=NULL; array[i]=node; //cout<<"队中增加一个元素"< cout< }//各个进程的到达时间和服务时间 cout<<"请输入时间片大小:"; cin>>cputime; q=cputime;//时间片大小 } 2.RR()函数 void RR() { int temp;QNode e;int count1=0; //按到达时间先后排序进程信息数组 for(int i=0;i { for(int j=1;j { if(array[i].arrivaltime>array[i+1].arrivaltime) { temp=array[i].arrivaltime; array[i].arrivaltime=array[i+1].arrivaltime; array[i].arrivaltime=temp; } } }//此时，array数组中的元素都是按到达时间从小到大排列的 for(i=0;i { if(Finished[i]==0) { count1++; } } for(int j=0;j if(array[j].arrivaltime==currentTime) EnQueue(queue,array[j]);//将到达时间为当前时间的进程加入到队列中 if(count1!=0)//依然有进程未完成 { for(int j=0;j { if(q>=(*queue.front->next).servicetime)//时间片大于进程服务时间时，进程一次性执行完，进入下一进程 { //cout<<"!!!!!!!"; cout<<"时刻"< for(int x=0;x<(*queue.front->next).servicetime;x++) { currentTime++; for(int y=0;y if(array[y].arrivaltime==currentTime) EnQueue(queue,array[y]);//将到达时间为当前时间的进程加入到队列中 } (*queue.front).status=1;//将此进程状态标注为已执行 // currentTime=currentTime+(*queue.front->next).servicetime;//更新当前时间 cout<<"当前时间为:"< DeQueue(queue,e);//将此进程出队 count++; Finished[count]=1; FinishTime[count]=currentTime;//当前时间为完成时间，返回存放入FinishTime[]数组中 } else//时间片小于服务时间时 { if((*queue.front->next).workedtime<(*queue.front->next).servicetime)//进程已工作时间小于服务时间时 { if((*queue.front->next).workedtime==0)//进程已工作时间为零时 { // cout<<"!!!!"; cout<<"时刻"< // currentTime=currentTime+q;//更新当前时间 for(int x=0;x { currentTime++; for(int j=0;j if(array[j].arrivaltime==currentTime) EnQueue(queue,array[j]);//将到达时间为当前时间的进程加入到队列中 } (*queue.front->next).workedtime+=q;//更新进程已工作时间 DeQueue(queue,e);//将该进程出队 EnQueue(queue,e);//将该进程入队，加入到了队列的末尾} else//进程工作时间不为零且未达到服务时间时 { for(int i=0;i { currentTime++;//当前时间加一 for(int j=0;j if(array[j].arrivaltime==currentTime) EnQueue(queue,array[j]);//将到达时间为当前时间的进程加入到队列中 if((*queue.front->next).workedtime==(*queue.front->next).servicetime)//已工作时间达到要求的服务时间 { (*queue.front->next).status=1; count++; Finished[count]=1; DeQueue(queue,e); FinishTime[count]=currentTime;//当前时间为完成时间，返回存放入FinishTime[]数组中 } } } } } } } } 3.输出函数 void print(int n) { cout<<"完成时间:"; for(int i=0;i cout< cout< cout<<"周转时间:"<<" "; for(i=0;i { WholeTime[i]=FinishTime[i]-ArrivalTime[i]; cout< } cout< cout<<"带权周转时间:"; for(i=0;i { WeightWholeTime[i]=double(WholeTime[i])/ServiceTime[i]; cout< } cout< for(i=1;i { WholeTime[0]+=WholeTime[i]; } AverageWT=double(WholeTime[0])/n; cout<<"平均周转时间"< for(i=1;i { WeightWholeTime[0]+=WeightWholeTime[i]; } AverageWWT=WeightWholeTime[0]/n; cout<<"带权平均周转时间:"< 4.队列里封装的函数 int InitQueue(LinkQueue &q) { q.front=q.rear=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!q.front) return 0; q.front->next=NULL; return 1; } int EnQueue(LinkQueue &q,QNode &e) { QueuePtr p=(QueuePtr)malloc(sizeof(QNode)); if(!p) return 0; p->name=https://www.wendangku.net/doc/ad8181836.html,; p->arrivaltime=e.arrivaltime; p->servicetime=e.servicetime; p->status=e.status; p->workedtime=e.workedtime; p->next=NULL; q.rear->next=p; q.rear=p; return 1; } int DeQueue(LinkQueue &q,QNode &e) { if(q.rear==q.front) return 0; QueuePtr p=q.front->next; https://www.wendangku.net/doc/ad8181836.html,=p->name; e.arrivaltime=p->arrivaltime; e.servicetime=p->servicetime; e.status=p->status; e.workedtime=p->workedtime; q.front->next=p->next; if(q.rear==p) q.rear=q.front; free(p); return 1; } 四．调试分析 在时间片大于所有进程的服务时间时，程序正常运行，当时间片小于某些进程的服务时间时，程序不能输出正确的运算结果。 五．用户使用说明 1.根据提示输入进程的个数，各进程的名字，到达时间，服务时间，时间 片大小等。 2.按下回车键得到输出结果。 六．测试结果 当输入进程信息，设定时间片大小q为5时，运行结果为: 当输入进程信息，设定时间片大小为1时，运行结果如下： 不能显示正确运行结果 七．RR.cpp文件 实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图 2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0; 实验三：进程同步实验 一、实验任务： (1)掌握操作系统的进程同步原理； (2)熟悉linux的进程同步原语； (3 )设计程序，实现经典进程同步问题。 二、实验原理： (1)P、V操作 PV操作由P操作原语和V操作原语组成(原语是不可中断的过程) ，对信号量进行操作，具体定义如下： P( S):①将信- 号量S的值减1,即S=S-1; ②如果S30，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V( S):①将信号量S的值加1,即S=S+1 ； ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 (2)信号量 信号量(semaphore )的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的 值仅能由PV操作来改变。 一般来说，信号量S30时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一 个单位资源，因此S的值减1;当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1;若S均，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。 (3)linux的进程同步原语 ①wait();阻塞父进程，子进程执行； ②#in clude 《计算机操作系统2》实验报告 实验一题目：操作系统的进程调度 姓名：学号：12125807 实验日期：2014.12 实验要求： 1.设计一个有n个进程工行的进程调度程序。每个进程由一个进程控制块（PCB）表示。 进程控制块通常应包含下述信息：进程名、进程优先数、进程需要运行的时间、占用CPU的时间以及进程的状态等，且可按调度算法的不同而增删。 2.调度程序应包含2～3种不同的调度算法，运行时可任意选一种，以利于各种算法的分 析比较。 3.系统应能显示或打印各进程状态和参数的变化情况，便于观察诸进程的调度过程 实验目的： 1.进程是操作系统最重要的概念之一，进程调度又是操作系统核心的主要内容。本实习要 求学生独立地用高级语言编写和调试一个简单的进程调度程序。调度算法可任意选择或自行设计。例如，简单轮转法和优先数法等。本实习可加深对于进程调度和各种调度算法的理解。 实验内容： 1.编制和调试示例给出的进程调度程序，并使其投入运行。 2.自行设计或改写一个进程调度程序，在相应机器上调试和运行该程序，其功能应该不亚 于示例。 3.直观地评测各种调度算法的性能。 示例： 1．题目 本程序可选用优先数法或简单轮转法对五个进程进行调度。每个进程处于运行R(run)、就绪W(wait)和完成F(finish)三种状态之一，并假设起始状态都是就绪状态W。为了便于处理，程序进程的运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间片数、以及进程需要运行的时间片数，均由伪随机数发生器产生。 进程控制块结构如下： PCB 进程标识数 链指针 优先数/轮转时间片数 占用CPU时间片数 进程所需时间片数 进程状态 进程控制块链结构如下： 其中：RUN—当前运行进程指针； HEAD—进程就绪链链首指针； TAID—进程就绪链链尾指针。 2．算法与框图 (1) 优先数法。 进程就绪链按优先数大小从高到低排列，链首进程首先投入运行。每过一个时间片，运行进程所需运行的时间片数减1，说明它已运行了一个时间片，优先数也减3，理由是该进程如果在一个时间片中完成不了，优先级应该降低一级。接着比较现行进程和就绪链链首进程的优先数，如果仍是现行进程高或者相同，就让现行进程继续进行，否则，调度就绪链链首进程投入运行。原运行进程再按其优先数大小插入就绪链，且改变它们对应的进程状态，直至所有进程都运行完各自的时间片数。 (2) 简单轮转法。 进程就绪链按各进程进入的先后次序排列，进程每次占用处理机的轮转时间按其重要程度登入进程控制块中的轮转时间片数记录项（相当于优先数法的优先数记录项位置）。每过一个时间片，运行进程占用处理机的时间片数加1，然后比较占用处理机的时间片数是否与该进程的轮转时间片数相等，若相等说明已到达轮转时间，应将现运行进程排到就绪链末尾，调度链首进程占用处理机，且改变它们的进程状态，直至所有进程完成各自的时间片。(3) 程序框图如下图所示。 《操作系统》课程实验报告实验名称：时间片轮转调度算法 班级：**************** 学号：************* 姓名：************** 指导老师：*************** 成绩： 一、实验目的： 1、测试数据可以随即输入或从文件中读入。 2、必须要考虑到进程的到达时间 3、最终能够计算每一个进程的周转时间的带权周转时间。 4、时间片大小可以不为1，但至少实现时间片大小为1的RR调度。 二、实验内容： 模拟实现时间片轮转调度算法，具体如下： 设置进程体：进程名，进程的到达时间，服务时间，，进程状态（W——等待,R ——运行,F——完成），进程间的链接指针 进程初始化：由用户输入进程名、服务时间进行初始化，同时，初始化进程的状态为W。 显示函数：在进程调度前、调度中和调度后进行显示。 排序函数：对就绪状态的进程按照进入就绪队列的时间排序，新到达的进行应优先于刚刚执行过的进程进入就绪队列的队尾。 调度函数：每次从就绪队列队首调度优一个进程执行，状态变化。并在执行一个时间片后化，服务时间变化，状态变化。当服务时间为0时，状态 变为F。 删除函数：撤销状态为F的进行。 三、实验代码 #include 操作系统实验报告(进程调度算法) 实验1 进程调度算法 一、实验内容 按优先数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的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作。 三、实验原理 设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。 (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”。 (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 1P1 K 2 P2 K 3 P3 K 4 P4 K 5 P5 0 K4K5K3K1 2 3 1 2 4 1 5 3 4 2 R R R R R PC B1 PC B2 PC B3 PC B4 PC B5 (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。 实验一处理器调度 一、实验容 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。本实习模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作。 三、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。 [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： 其中，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 K1 K2 K 3 K4 K5 (4)处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。由于本实习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。 四. 所用数据结构及符号说明 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 实验题目进程的创建小组合作否姓名班级学号 一、实验目的 1、了解进程的创建。 2、了解进程间的调用以及实现。 3、分析进程竞争资源的现象，学习解决互斥的方法。 4、加深对进程概念的理解，认识并发执行的本质。 二．实验环境 Windows 系统的计算机一台，安装了Linux虚拟机 三、实验内容与步骤 1、fork（）系统调用的使用例子 程序代码： #include wait(0); printf("parent process doesn't change the glob and loc:\n"); printf("glob=%d,loc=%d\n",glob,loc); exit(0); } 运行结果： 2、理解vofork（）调用： 程序代码： #include #include 山东大学操作系统实验报告4进程同步实验 计算机科学与技术学院实验报告 实验题目：实验四、进程同步实验学号： 日期：20120409 班级：计基地12 姓名： 实验目的： 加深对并发协作进程同步与互斥概念的理解，观察和体验并发进程同步与互斥 操作的效果，分析与研究经典进程同步与互斥问题的实际解决方案。了解 Linux 系统中 IPC 进程同步工具的用法，练习并发协作进程的同步与互斥操作的编程与调试技术。 实验内容： 抽烟者问题。假设一个系统中有三个抽烟者进程，每个抽烟者不断地卷烟并抽烟。抽烟者卷起并抽掉一颗烟需要有三种材料：烟草、纸和胶水。一个抽烟者有烟草，一个有纸，另一个有胶水。系统中还有两个供应者进程，它们无限地供应所有三种材料，但每次仅轮流提供三种材料中的两种。得到缺失的两种材料的抽烟者在卷起并抽掉一颗烟后会发信号通知供应者，让它继续提供另外的两种材料。这一过程重复进行。请用以上介绍的 IPC 同步机制编程，实现该问题要求的功能。 硬件环境： 处理器：Intel? Core?i3-2350M CPU @ 2.30GHz ×4 图形：Intel? Sandybridge Mobile x86/MMX/SSE2 内存：4G 操作系统：32位 磁盘：20.1 GB 软件环境： ubuntu13.04 实验步骤： （1）新建定义了producer和consumer共用的IPC函数原型和变量的ipc.h文件。 （2）新建ipc.c文件，编写producer和consumer 共用的IPC的具体相应函数。 （3）新建Producer文件，首先定义producer 的一些行为，利用系统调用，建立共享内存区域，设定其长度并获取共享内存的首地址。然后设定生产者互斥与同步的信号灯，并为他们设置相应的初值。当有生产者进程在运行而其他生产者请求时，相应的信号灯就会阻止他，当共享内存区域已满时，信号等也会提示生产者不能再往共享内存中放入内容。 （4）新建Consumer文件，定义consumer的一些行为，利用系统调用来创建共享内存区域，并设定他的长度并获取共享内存的首地址。然后设定消费者互斥与同步的信号灯，并为他们设置相应的初值。当有消费进程在运行而其他消费者请求时，相应的信号灯就会阻止它，当共享内存区域已空时，信号等也会提示生产者不能再从共享内存中取出相应的内容。 运行的消费者应该与相应的生产者对应起来，只有这样运行结果才会正确。 一、实验目的 （1）在单处理器情况下按时间片轮转算法实现处理器调度，输出运行动态变化过程。 （2）通过算法的实现加深了解处理器调度的工作。 二、实验内容 输入实现处理器调度的几个进程信息，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。 三、实验步骤 1、任务分析： 时间片轮转的主要思想就是按顺序为每一个进程一次只分配一个时间片的时间。算法要完成的功能就是将各个进程按照时间片轮转运行的动态过程显示出来。时间片轮转算法的主要实现过程是首先为每一个进程创建一个进程控制块，定义数据结构，说明进程控制块所包含的内容，有进程名、进程所需运行时间、已运行时间和进程的状态以及指针的信息。实现的过程即运用指针指向某一个进程，判断当前的进程是否是就绪状态“r”，如果是，则为该进程分配一个时间片，同时，已运行时间加一且要求运行的时间减一，如此循环执行，当某一个进程的所需要运行的时间减少至0时，则将该进程的状态设置为“e”。然后，将指针指向下一个未运行完成的进程，重复判断，直至所有的进程都运行结束。 2、概要设计： （1）所用数据结构及符号说明 typedef struct PCB{ char name[10]; //进程名 struct PCB *next; //循环链指针 int need_time; //要求运行时间 int worked_time; //已运行时间，初始为0 char condition; //进程状态，只有“就绪”和“结束”两种状态 int flag; //进程结束标志，用于输出 }PCB; PCB *front,*rear; //循环链队列的头指针和尾指针 int N; //N为进程数 （2）主程序的流程图： 一、实验目的 通过对进程调度算法的设计，深入理解进程调度的原理。 进程是程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。 进程调度分配处理机，是控制协调进程对CPU的竞争，即按一定的调度算法从就绪队列中选中一个进程，把CPU的使用权交给被选中的进程。 进程通过定义一个进程控制块的数据结构（PCB）来表示；每个进程需要赋予进程ID、进程到达时间、进程需要运行的总时间的属性；在RR中，以1为时间片单位；运行时，输入若干个进程序列，按照时间片输出其执行序列。 二、实验环境 VC++6.0 三、实验内容 实现短进程优先调度算法（SPF）和时间片轮转调度算法（RR） [提示]： (1) 先来先服务（FCFS）调度算法 原理：每次调度是从就绪队列中，选择一个最先进入就绪队列的进程，把处理器分配给该进程，使之得到执行。该进程一旦占有了处理器，它就一直运行下去，直到该进程完成或因发生事件而阻塞，才退出处理器。 将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理，是一种最普遍和最简单的方法。它优先考虑在系统中等待时间最长的作业，而不管要求运行时间的长短。 按照就绪进程进入就绪队列的先后次序进行调度，简单易实现，利于长进程，CPU繁忙型作业，不利于短进程，排队时间相对过长。 (2) 时间片轮转调度算法RR 原理：时间片轮转法主要用于进程调度。采用此算法的系统，其程序就绪队列往往按进程到达的时间来排序。进程调度按一定时间片（q）轮番运行各个进程. 进程按到达时间在就绪队列中排队，调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程使用一个时间片，运行完一个时间片释放CPU，排到就绪队列末尾参加下一轮调度，CPU分配给就绪队列的首进程。 固定时间片轮转法： 1 所有就绪进程按 FCFS 规则排队。 2 处理机总是分配给就绪队列的队首进程。 3 如果运行的进程用完时间片，则系统就把该进程送回就绪队列的队尾，重新排队。 4 因等待某事件而阻塞的进程送到阻塞队列。 5 系统把被唤醒的进程送到就绪队列的队尾。 可变时间片轮转法： 1 进程状态的转换方法同固定时间片轮转法。 2 响应时间固定，时间片的长短依据进程数量的多少由T = N × （ q + t ）给出的关系调整。 3 根据进程优先级的高低进一步调整时间片，优先级越高的进程，分配的时间片越长。 多就绪队列轮转法： (3) 算法类型 (4)模拟程序可由两部分组成，先来先服务（FCFS）调度算法，时间片轮转。流程图如下: 武汉理工大学华夏学院课程设计报告书 课程名称：操作系统原理 题目：时间片轮转进程调度模拟算法的实现系名：信息工程系 专业班级：计算机1132班 姓名：李杰 学号： 10210413209 指导教师: 司晓梅 2015年 6 月 26日 武汉理工大学华夏学院信息工程系 课程设计任务书 课程名称：操作系统原理课程设计指导教师：司晓梅 班级名称：计算机1131-2 开课系、教研室：自动化与计算机 一、课程设计目的与任务 操作系统课程设计是《操作系统原理》课程的后续实践课程，旨在通过一周的实践训练， 加深学生对理论课程中操作系统概念，原理和方法的理解，加强学生综合运用操作系统原理、 Linux系统、C语言程序设计技术进行实际问题处理的能力，进一步提高学生进行分析问题 和解决问题的能力，包含系统分析、系统设计、系统实现和系统测试的能力。 学生将在指导老师的指导下，完成从需求分析，系统设计，编码到测试的全过程。 二、课程设计的内容与基本要求 1、课程设计题目 时间片轮转进程调度模拟算法的实现 2、课程设计内容 用c/c++语言实现时间片轮转的进程调度模拟算法。要求： 1．至少要有5个以上进程 2．进程被调度占有CPU后，打印出该进程正在运行的相关信息 提示: 时间片轮转调度算法中，进程调度程序总是选择就绪队列中的第一个进程，也就是说按照先来先服务原则调度，但一旦进程占用处理机则仅使用一个时间片。在使用完一个时间片后，进程还没有完成其运行，它必须释放出处理机给下一个就绪的进程，而被抢占的进程返回到就绪队列的末尾重新排队等待再次运行。 1）进程运行时，只打印出相关提示信息，同时将它已经运行的时间片加1就可以了。 2）为进程设计出PCB结构。PCB结构所包含的内容，有进程名、进程所需运行时间、已运行时间和进程的状态以及指针的信息等。 3、设计报告撰写格式要求： 1设计题目与要求 2 设计思想 3系统结构 4 数据结构的说明和模块的算法流程图 5 使用说明书（即用户手册）：内容包含如何登录、退出、读、写等操作说明 6 运行结果和结果分析（其中包括实验的检查结果、程序的运行情况） 广州大学学生实验报告 开课学院及实验室：计算机科学与工程实验室 2015年11月11日 实验课 操作系统成绩 程名称 实验项 进程管理与进程通信指导老师陈康民目名称 (***报告只能为文字和图片,老师评语将添加到此处,学生请勿作答***) 进程管理 （一）进程的创建实验 一、实验目的 1、掌握进程的概念，明确进程的含义 2、认识并了解并发执行的实质 二、实验内容 1、编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一 个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示'a'，子进程分别显示字符'b'和字符'c'。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 2、修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter …'及'son ……'， 父进程显示'parent ……'，观察结果，分析原因。 三、实验步骤 1、编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程。 代码： #include bca，bac, abc ,……都有可能。 2、修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter …'及'son ……'，父进程显示'parent ……'，观察结果，分析原因。 代码：#include 设计性实验报告 一、实验目的 1.在Linux下用C语言编程模拟优先级进程调度算法和时间片轮转进程调度算法。 2.为了清楚地观察每个进程的调度过程，每次调度程序应将各个进程的情况显示出来。 二、总体设计（设计原理、设计方案及流程等） 1、优先级进程调度算法 采用动态优先级进程调度算法，其基本思想是每次调度总是把处理机分配给优先级最高的进程，同时在运行过程中进程的优先级随着执行或等待的时间而降低或增加。 在该实验中每个进程用一个进程控制块（ PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程号，进程名、优先数、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态。进程号，名字，优先数，运行的时间，事先人为地指定。每个进程的状态可以是就绪，执行，阻塞或完成4种状态之一。 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。就绪队列中的进程在等待一个时间片后，优先级增1。如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时将进程的优先级减1，然后把它插入就绪队列等待CPU。 2、时间片轮转调度算法 采用简单时间片轮转调度算法，其基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。 三、实验步骤（包括主要步骤、代码分析等） 1.打开linux虚拟机，用vim编辑器打开代码进行修改和调整。用gcc编译器进行编译编译运行首先运行优先级算法，如图所示： xx大学操作系统实验报告 姓名：学号：班级： 实验日期： 实验名称：时间片轮转RR进程调度算法 实验二时间片轮转RR进程调度算法 1.实验目的：通过这次实验，理解时间片轮转RR进程调度算法的运行原理，进一步 掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 2.需求分析 (1) 输入的形式和输入值的范围； 输入：进程个数n 范围：0 (4) 测试数据，包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。正确输入： 错误输入： 2、概要设计 所有抽象数据类型的定义： static int MaxNum=100 int ArrivalTime //到达时间 int ServiceTime //服务时间 int FinishedTime //结束时间 int WholeTime //周转时间 double WeightWholeTime //带权周转时间double AverageWT //平均周转时间double AverageWWT //平均带权周转时间主程序的流程: 变量初始化 实验三进程的同步 一、实验目的 1、了解进程同步和互斥的概念及实现方法； 2、更深一步的了解fork()的系统调用方式。 二、实验内容 1、预习操作系统进程同步的概念及实现方法。 2、编写一段源程序，用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示字符“a”；子进程分别显示字符“b”和字符“c”。程序的输出是什么？分析原因。 3、阅读模拟火车站售票系统和实现进程的管道通信源代码，查阅有关进程创建、进程互斥、进程同步的系统功能调用或API，简要解释例程中用到的系统功能或API的用法，并编辑、编译、运行程序，记录程序的运行结果，尝试给出合理的解释。 4、（选做）修改问题2的代码，使得父子按顺序显示字符“a”；“b”、“c”编辑、编译、运行。记录程序运行结果。 三、设计思想 1、程序框架 （1）创建两个子进程：（2）售票系统： （3）管道通信： 先创建子进程，然后对内容加锁，将输出语句存入缓存，并让子进程自己进入睡眠，等待别的进程将其唤醒，最后解锁；第二个子进程也执行这样的过程。父进程等待子进程后读内容并输出。 （4）修改程序（1）：在子进程的输出语句前加上sleep()语句，即等待父进程执行完以后再输出。 2、用到的文件系统调用函数 （1）创建两个子进程：fork() （2）售票系统：DWORD WINAPI Fun1Proc(LPVOID lpPartameter); CreateThread(NULL,0,Fun1Proc,NULL,0,NULL); CloseHandle(hThread1); (HANDLE)CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); Sleep(4000)（sleep调用进程进入睡眠状态(封锁), 直到被唤醒）; WaitForSingleObject(hMutex,INFINITE); ReleaseMutex(hMutex); （3）管道通信：pipe(fd)，fd: int fd[2]，其中: fd[0] 、fd[1]文件描述符（读、写）; lockf( fd，function，byte)（fd: 文件描述符；function: 1: 锁定 0:解锁；byte: 锁定的字节数，0: 从当前位置到文件尾）; write(fd，buf，byte)、read(fd，buf，byte) （fd: 文件描述符；buf : 信息传送的源（目标）地址；byte: 传送的字节数）; sleep(5); exit(0); read(fd[0]，s，50) （4）修改程序（1）：fork(); sleep(); 四、调试过程 1、测试数据设计 （1）创建两个子进程： 实验四：进程的管道通信 实验题目 进程的管道通信 实验目的 加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。学习进程创建的过程，进一步认识进程并发执行的实质。分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。学习解决进程同步的方法。掌握Linux系统中进程间通过管道通信的具体实现 实验内容 使用系统调用pipe()建立一条管道，系统调用fork()分别创建两个子进程，它们分别向管道写一句话，如： Child process1 is sending a message! Child process2 is sending a message! 父进程分别从管道读出来自两个子进程的信息，显示在屏幕上。 当然，仅仅通过屏幕上输出这两句话还不能说明实现了进程的管道通信，为了能够更好的证明和显示出进程的同步互斥和通信，在其中要加入必要的跟踪条件，如一定的输出语句等，来反映程序的并发执行情况 实验要求 这是一个设计型实验，要求自行、独立编制程序。两个子进程要并发执行。实现管道的互斥使用。当一个子进程正在对管道进行写操 作时，另一个欲写入管道的子进程必须等待。使用系统调用lockf(fd[1],1,0)实现对管道的加锁操作，用lockf(fd[1],0,0)解除对管道的锁定。实现父子进程的同步，当父进程试图从一空管道中读取数据时，便进入等待状态，直到子进程将数据写入管道返回后，才将其唤醒。 为了清楚的反应进程的同步，在子进程完成相应的操作后，调用sleep()函数睡眠一段时间（程序中定为3s）。父进程先执行wait()函数，当有子进程执行完毕后，会得到子进程的返回结果并清理子进程。若子进程没执行完，父进程一直执行wait()进行监听，知道有一个子进程执行完成为僵尸进程。 程序中用到的系统调用 因为程序时在linux系统上进行编写的，所以其中要利用到相关的linux提供的系统调用。 所用到的系统调用包含在如下头文件中。 #include 一. 实验目的及实验环境 1.实验目的 通过观察、分析实验现象，深入理解进程及进程在调度执行和内存空间等方面的特点，掌握在POSIX 规范中fork和kill系统调用的功能和使用。 2.实验环境 （1）硬件 CPU：I7-4500U 内存：8G DDR3 1600 显示器：华硕笔记本显示器 硬盘空间：80G （2）软件 虚拟机名称及版本：非虚拟机 操作系统名称及版本：Ubuntu Kylin 16.04 编译器：gcc 二. 实验内容 1、实验前准备工作 学习man 命令的用法，通过它查看fork 和kill 系统调用的在线帮助，并阅读参考资料，学会fork 与kill 的用法，复习C 语言的相关内容。 2、实验内容 根据下发的Linux进程管理实验PPT内容，将实验代码补充完整。并考虑：先猜想一下这个程序的运行结果。假如运行“./process 20”，输出会是什么样？然后按照注释里的要求把代码补充完整，运行程序。可以多运行一会儿，并在此期间启动、关闭一些其它进程，看process 的输出结果有什么特点，记录下这个结果。开另一个终端窗口，运行“ps aux|grep proc ess”命令，看看process 究竟启动了多少个进程。回到程序执行窗口，按“数字键+回车”尝试杀掉一两个进程，再到另一个窗口看进程状况。按q 退出程序再看进程情况。 3、回答问题 编写、编译、链接、执行实验内容设计中的代码，并回答如下问题： 1）你最初认为运行结果会怎么样？ 手动输入进程数，选择输入要杀死的进程编号，按q杀死所有进程。 2）实际的结果什么样？有什么特点？试对产生该现象的原因进行分析。 需手动输入进程数，然后键入编号杀死进程，键入q杀死父进程即杀死所有进程。 3）proc_number 这个全局变量在各个子进程里的值相同吗？为什么？ 不相同，proc_number是存储各个子进程的编号的，所以在各个子进程中操作系统实验报告--实验一--进程管理
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