6实验6指令调度
进程调度实验【实验报告】
实验一进程调度实验专业：信息管理与信息系统学号：2014******姓名：陈*实验日期：2016年11月11日一、实验目的通过本实验，采用动态优先权优先的调度算法编写和调试一个简单的进程调度程序，加深理解了有关进程控制块、进程队列的概念，并体会了优先权调度算法的具体实施办法。
二、实验要求用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解．三、实验方法内容1.算法设计思路（流程图）开始输入所有进程到一个链表中是否所有进程都已完成结束Yi = 1,m = 0在就绪队列中找到优先级最高的进程，用P1表示，state 设为R用P2指向链表第一个节点P2所指进程state = F ？NP2所指进程state = R ？NPriority – 2，CPUTime + 1，AllTime –1，YAllTime = 0？YNState 设为F ，m = 1CPUTime % StartBlock = 0 ？state 设为B ，m = 1YNP2所指进程state = B ？BolckTime - 1BlockTime = 0?State 设为 W YYN P2所指进程state = W ？NPriority + 1YNP2指向下一个节点P2已指向链表末尾？NYM = 1 ？i <= 2 ?i + 1YNNYNY2.算法中用到的数据结构（1）首先定义一个结构体，用以保存一个进程的各种信息，最后一个指针便于将所有进程形成一个链表typedef struct pcb{int id;int arriveTime; //到达时间int priority;int cpuTime;int allTime;int startBlock;int blockTime;char state;struct pcb *next;}PCB;（2）接着建立一个链表存储所有进程，以结构体PCB为节点（头节点为空节点，从第二个节点开始存储数据）。
操作系统实验5-调度
实验五调度一、基本信息二、实验内容在设计一个按优先级进行调度的算法（1（2的进程（3）调度时，总是选择优先级最高的执行，并采用动态调度：每运行一次优先级减1，估计运行时间减1（4）进程运行一次后，若剩余的运行时间不为0，且优先级低于就绪队列中的进程，则状态变为ready，并选择一个进程使用CPU；若剩余的运行时间为0，则状态变为完成（5）如就绪队列不空，则重复（3）（4）直到所有进程都结束三、实验目的通过实验，巩固和加深对进程调度的理解，以及各种调度算法的基本实现思想。
四、设计思路和流程图(1)用一个结构体构造进程块，记录进程的各个属性，优先级和估计运行时间随机产生(2)创建一个进程块链表，每个节点表示一个进程块。
用head指针表示链表头部，用curPCB表示当前CPU调度的进程块(3)遍历链表，找到优先级最高的进程“运行”(4)重复调度进直到就绪队列中没有进程时，程序运行结束五、主要数据结构及其说明#include <cstdio>#include <random>#include <time.h>struct PCB{int id;int priority;//数值越大，优先级越高PCB* nextPCB;//指向就绪队列中下一个进程的PCB首址int probTime;//估计运行时间int state;//0： ready， 1： running， 2：finished};void main(){srand((unsigned)time(0));struct PCB *temp = new struct PCB;const int cnt = 3;struct PCB *head = temp;for(int i=0; i<cnt; ++i){temp->id = i;temp->priority = rand() % 10 + 1;temp->probTime = rand() % 10 + 1;temp->state = 0;temp->nextPCB = (i == (cnt-1))?0:new struct PCB;temp = temp->nextPCB;}int max = 0;//最高优先级struct PCB *curPCB;//正在执行的进程int countOfPro = cnt;//记录当前剩余进程数while(countOfPro != 0){for(struct PCB *p = head; p != 0; p = p->nextPCB) {if(p->state != 2 && p->priority > max){max = p->priority;curPCB = p;}}curPCB->priority--;curPCB->probTime--;if(curPCB->probTime <= 0){curPCB->state = 2;countOfPro--;}max = -99999;//打印运行后的进程属性内容printf("current proccess is %d ",curPCB->id);printf("priority is %d ", curPCB->priority);printf("rest time is %d\n", curPCB->probTime);}system("pause");return;}六、程序运行时的初值和运行结果七、实验体会此次实验模拟了系统进程调度，进一步学习了进程调度的机制，加深了对调度的理解。
指令调度和延迟分支实验总结
指令调度和延迟分支实验总结指令调度和延迟分支是计算机体系结构中的两个重要概念。
指令调度是指在执行指令时，通过优化指令的顺序和调整执行时间，以提高CPU的效率。
而延迟分支则是为了避免CPU在等待分支结果时浪费时间，采用一种预测技术来减少分支对CPU效率的影响。
一、指令调度1. 指令调度的概念指令调度是一种优化技术，通过重新排列程序中的指令顺序，使得CPU能够更好地利用其硬件资源。
在执行程序时，CPU需要从内存中读取指令，并将其解码为可执行操作码。
然后，CPU根据操作码进行运算，并将结果写回内存。
2. 指令调度的优点（1）提高CPU效率：通过重新排列程序中的指令顺序，可以使得CPU更好地利用其硬件资源，从而提高效率。
（2）减少空闲时间：由于程序中存在大量独立的操作，因此可以通过将这些操作组合起来执行，从而减少空闲时间。
（3）提高缓存命中率：由于现代计算机都采用了多级缓存结构，在进行数据访问时会涉及到缓存命中率的问题。
指令调度可以通过重新排列程序中的指令顺序，使得CPU能够更好地利用缓存，从而提高命中率。
3. 指令调度的实现方法（1）静态调度：在编译程序时，对程序进行指令重排，生成新的可执行代码。
（2）动态调度：在程序运行时，根据当前CPU状态和任务负载情况，动态地调整指令执行顺序。
二、延迟分支1. 延迟分支的概念延迟分支是一种预测技术，通过预测分支结果来减少CPU在等待分支结果时浪费时间。
由于分支语句会导致程序流程的改变，因此在执行分支语句时需要等待条件判断结果。
如果条件成立，则跳转到目标地址；否则继续执行下一条指令。
2. 延迟分支的优点（1）减少CPU空闲时间：由于CPU不需要等待分支结果就可以继续执行下一条指令，因此可以减少空闲时间。
（2）提高CPU效率：通过预测分支结果来减少CPU等待时间，从而提高效率。
3. 延迟分支的实现方法（1）静态预测：在编译程序时，对程序中的分支语句进行预测，并将预测结果保存在可执行代码中。
计算机体系结构指令调度实验报告
实验六指令调度实验报告1.实验目得:通过本实验,加深对指令调度得理解,了解指令调度技术对CPU性能改进得好处。
2、实验内容:(1) 通过Configuration菜单中得“Floating point stages”选项,把除法单元数设置为3,把加法﹑乘法﹑除法得延迟设置为3个时钟周期。
(2) 用WinDLX模拟器运行调度前得程序schbefore、s 。
记录程序执行过程中各种相关发生得次数以及程序执行得总时钟周期数。
(3) 用WinDLX模拟器运行调度后得程序schafter、s ,记录程序执行过程中各种相关发生得次数以及程序执行得总时钟周期数。
(4) 根据记录结果,比较调度前与调度后得性能。
(5) 论述指令调度对于提高CPU性能得意义。
3.实验程序:程序schbefore、s;; Example to illustrate instruction scheduling;、data、global ONEONE: 、word 1、text、global mainmain:lf f1,ONE ;turn divf into a movecvti2f f7,f1 ;by storing in f7 1 innop ;floatingpoint formatdivf f1,f8,f7 ;move Y=(f8) into f1divf f2,f9,f7 ;move Z=(f9) into f2addf f3,f1,f2divf f10,f3,f7 ;move f3 into X=(f10)divf f4,f11,f7 ;move B=(f11) into f4divf f5,f12,f7 ;move C=(f12) into f5multf f6,f4,f5divf f13,f6,f7 ;move f6 into A=(f13)Finish:trap 0调度后得程序schafter、s;; Example to illustrate instruction scheduling reordered instructions ;、data、global ONEONE: 、word 1、text、global mainmain:lf f1,ONE ;turn divf into a movecvti2f f7,f1 ;by storing in f7 1 innop ;floatingpoint formatdivf f1,f8,f7 ;move Y=(f8) into f1divf f2,f9,f7 ;move Z=(f9) into f2divf f4,f11,f7 ;move B=(f11) into f4divf f5,f12,f7 ;move C=(f12) into f5addf f3,f1,f2multf f6,f4,f5divf f10,f3,f7 ;move f3 into X=(f10)divf f13,f6,f7 ;move f6 into A=(f13)Finish:trap 04、实验原理由于相关得存在,使得指令中得下一条指令不能在指定得时钟周期执行。
进程的调度实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验，加深对操作系统进程调度原理的理解，掌握先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）和动态优先级（DP）三种常见调度算法的实现，并能够分析这些算法的优缺点，提高程序设计能力。
二、实验环境- 编程语言：C语言- 操作系统：Linux- 编译器：GCC三、实验内容本实验主要实现以下内容：1. 定义进程控制块（PCB）结构体，包含进程名、到达时间、服务时间、优先级、状态等信息。
2. 实现三种调度算法：FCFS、RR和DP。
3. 创建一个进程队列，用于存储所有进程。
4. 实现调度函数，根据所选算法选择下一个执行的进程。
5. 模拟进程执行过程，打印进程执行状态和就绪队列。
四、实验步骤1. 定义PCB结构体：```ctypedef struct PCB {char processName[10];int arrivalTime;int serviceTime;int priority;int usedTime;int state; // 0: 等待，1: 运行，2: 完成} PCB;```2. 创建进程队列：```cPCB processes[MAX_PROCESSES]; // 假设最多有MAX_PROCESSES个进程int processCount = 0; // 实际进程数量```3. 实现三种调度算法：（1）FCFS调度算法：```cvoid fcfsScheduling() {int i, j;for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;if (processes[i].usedTime == processes[i].serviceTime) { processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[i].processName); }for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```（2）RR调度算法：```cvoid rrScheduling() {int i, j, quantum = 1; // 时间片for (i = 0; i < processCount; i++) {processes[i].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[i].processName); processes[i].usedTime++;processes[i].serviceTime--;if (processes[i].serviceTime <= 0) {processes[i].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[i].processName); } else {processes[i].arrivalTime++;}for (j = i + 1; j < processCount; j++) {processes[j].arrivalTime--;}}}```（3）DP调度算法：```cvoid dpScheduling() {int i, j, minPriority = MAX_PRIORITY;int minIndex = -1;for (i = 0; i < processCount; i++) {if (processes[i].arrivalTime <= 0 && processes[i].priority < minPriority) {minPriority = processes[i].priority;minIndex = i;}}if (minIndex != -1) {processes[minIndex].state = 1; // 设置为运行状态printf("正在运行进程：%s\n", processes[minIndex].processName);processes[minIndex].usedTime++;processes[minIndex].priority--;processes[minIndex].serviceTime--;if (processes[minIndex].serviceTime <= 0) {processes[minIndex].state = 2; // 设置为完成状态printf("进程：%s 完成\n", processes[minIndex].processName); }}}```4. 模拟进程执行过程：```cvoid simulateProcess() {printf("请选择调度算法（1：FCFS，2：RR，3：DP）：");int choice;scanf("%d", &choice);switch (choice) {case 1:fcfsScheduling();break;case 2:rrScheduling();break;case 3:dpScheduling();break;default:printf("无效的调度算法选择。
处理器调度实验报告
一、实验目的1. 理解处理器调度的基本概念和原理；2. 掌握常用的处理器调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、优先级调度等；3. 分析不同调度算法的性能指标，如平均周转时间、平均带权周转时间等；4. 通过实验，提高实际操作和编程能力。
二、实验原理处理器调度是操作系统中的一个重要组成部分，其主要任务是合理分配处理器资源，使系统中的多个进程高效、有序地运行。
常见的处理器调度算法有以下几种：1. 先来先服务（FCFS）：按照进程到达就绪队列的顺序进行调度，先到先服务；2. 短作业优先（SJF）：优先选择运行时间最短的进程执行；3. 优先级调度：根据进程的优先级进行调度，优先级高的进程先执行；4. 时间片轮转（RR）：将每个进程分配一个时间片，按照时间片轮转的方式调度进程。
三、实验内容1. 实验环境：Windows操作系统，Python编程语言；2. 实验工具：Python编程环境，如PyCharm、Spyder等；3. 实验步骤：（1）设计一个进程类，包含进程名、到达时间、运行时间、优先级等属性；（2）编写调度算法，实现FCFS、SJF、优先级调度和时间片轮转算法；（3）模拟进程执行过程，记录各个进程的执行时间、等待时间、周转时间等性能指标；（4）分析不同调度算法的性能，比较其优劣。
四、实验结果与分析1. FCFS调度算法实验结果：平均周转时间为20，平均带权周转时间为1.25。
分析：FCFS调度算法简单易实现，但可能导致进程响应时间长，不利于实时性要求高的系统。
2. SJF调度算法实验结果：平均周转时间为16，平均带权周转时间为1.2。
分析：SJF调度算法可以缩短平均周转时间，提高系统性能，但可能使长作业长时间等待，影响公平性。
3. 优先级调度算法实验结果：平均周转时间为18，平均带权周转时间为1.3。
分析：优先级调度算法可以根据进程的优先级进行调度，提高系统响应速度，但可能导致低优先级进程长时间等待。
进程调度实验报告答案(3篇)
第1篇一、实验目的通过本次实验，加深对操作系统进程调度过程的理解，掌握三种基本调度算法（先来先服务（FCFS）、时间片轮转、动态优先级调度）的原理和实现方法，并能够通过编程模拟进程调度过程，分析不同调度算法的性能特点。
二、实验环境1. 操作系统：Linux/Windows2. 编程语言：C/C++3. 开发环境：Visual Studio、Code::Blocks等三、实验内容1. 实现三种基本调度算法：FCFS、时间片轮转、动态优先级调度。
2. 编写代码模拟进程调度过程，包括进程创建、进程调度、进程运行、进程结束等环节。
3. 每次调度后，打印当前运行的进程、就绪队列以及所有进程的PCB信息。
4. 编写实验报告，描述数据结构、算法流程，展示实验结果，并总结心得。
四、实验步骤1. 定义进程控制块（PCB）结构体，包含进程名、到达时间、服务时间、已用时间、优先数、进程状态等信息。
2. 实现进程调度函数，根据所选调度算法进行进程调度。
3. 编写主函数，初始化进程信息，选择调度算法，并模拟进程调度过程。
4. 每次调度后，打印当前运行的进程、就绪队列以及所有进程的PCB信息。
5. 编写实验报告，描述数据结构、算法流程，展示实验结果，并总结心得。
五、实验结果与分析1. FCFS调度算法实验结果：按照进程到达时间依次调度，每个进程结束后，调度下一个进程。
分析：FCFS调度算法简单，易于实现，但可能会导致进程的响应时间较长，特别是当有大量进程到达时，后到达的进程可能会长时间等待。
2. 时间片轮转调度算法实验结果：每个进程完成一个时间片后，放弃处理机，转到就绪队列队尾。
分析：时间片轮转调度算法能够保证每个进程都能得到一定的运行时间，但可能会出现进程饥饿现象，即某些进程长时间得不到运行。
3. 动态优先级调度算法实验结果：每个进程完成一个时间片后，优先级减1，插入到就绪队列相关位置。
分析：动态优先级调度算法能够根据进程的运行情况动态调整优先级，使得优先级高的进程能够得到更多的运行时间，从而提高系统的响应速度。
指令调度和延迟分支实验总结
指令调度和延迟分支实验总结一、引言指令调度和延迟分支是计算机体系结构中的两个重要概念。
指令调度的目标是充分利用计算机的硬件资源，提高指令执行的效率；而延迟分支则是为了解决分支指令对程序性能的负面影响。
本文将从概念、实验设计和实验结果等方面对指令调度和延迟分支进行探讨和总结。
二、指令调度2.1 概念指令调度是指根据程序的数据依赖性和硬件资源的可利用性，对指令的执行顺序进行调整的技术。
通过优化指令的执行顺序，可以减少指令之间的依赖关系，充分利用硬件资源，实现更高效的程序执行。
2.2 实验设计为了验证指令调度对程序性能的影响，可以设计以下实验： 1. 选取一段具有明显数据依赖关系的程序作为测试样例。
2. 在不同的指令调度算法下，对程序进行编译和执行。
3. 测量程序的执行时间，并比较不同指令调度算法的性能差异。
2.3 实验结果实验结果表明，指令调度可以显著影响程序的执行性能。
通过优化指令的执行顺序，可以减少数据依赖关系，充分利用硬件资源，从而加快程序的执行速度。
同时，实验还可以得出不同指令调度算法之间性能差异的结论，为后续的优化提供指导。
三、延迟分支3.1 概念延迟分支是为了解决分支指令对程序性能的负面影响而提出的一种技术。
在传统的分支指令执行过程中，由于条件分支的判断需要等待前一条指令的执行结果，会导致流水线的阻塞，降低执行效率。
而延迟分支则是将分支指令的判断延迟到之后的指令执行阶段，从而减少流水线的阻塞，提高程序的执行效率。
3.2 实验设计为了验证延迟分支对程序性能的影响，可以设计以下实验： 1. 选取一段包含条件分支指令的程序作为测试样例。
2. 在延迟分支和非延迟分支的情况下，对程序进行编译和执行。
3. 测量程序的执行时间，并比较延迟分支和非延迟分支的性能差异。
3.3 实验结果实验结果表明，延迟分支可以显著提高程序的执行性能。
通过将分支指令的判断延迟到之后的指令执行阶段，可以减少流水线的阻塞，提高指令的并行度，从而加快程序的执行速度。
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实验二循环展开及指令调度
实验目的
1.加深对循环级并行性、指令调度技术、循环展开技术以及寄存器换名技术的理解；
2.熟悉用指令调度技术来解决流水线中的数据相关的方法；
3.了解循环展开、指令调度等技术对CPU性能的改进。
实验平台
WinDLX模拟器
实验内容和步骤
1．用指令调度技术解决流水线中的结构相关与数据相关
（1）用DLX汇编语言编写代码文件*.s，程序中应包括数据相关与结构相关（假设：加法﹑乘法﹑除法部件各有2个，延迟时间都是3个时钟周期）（2）通过Configuration菜单中的“Floating point stages”选项，把加法﹑乘法﹑除法部件的个数设置为2个，把延迟都设置为3个时钟周期；
（3）用WinDLX运行程序。
记录程序执行过程中各种相关发生的次数、发生相关的指令组合，以及程序执行的总时钟周期数；
（4）采用指令调度技术对程序进行指令调度，消除相关；
（5）用WinDLX运行调度后的程序，观察程序在流水线中的执行情况，记录程序执行的总时钟周期数；
（6）根据记录结果，比较调度前和调度后的性能。
论述指令调度对于提高CPU性能的意义。
2. 用循环展开、寄存器换名以及指令调度提高性能
（1）用DLX汇编语言编写代码文件*.s，程序中包含一个循环次数为4的整数倍的简单循环；
（2）用WinDLX运行该程序。
记录执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数；
（3）将循环展开3次，将4个循环体组成的代码代替原来的循环体，并对程序做相应的修改。
然后对新的循环体进行寄存器换名和指令调度；
（4）用WinDLX运行修改后的程序，记录执行过程中各种相关发生的次数以及程序执行的总时钟周期数；
（5）根据记录结果，比较循环展开、指令调度前后的性能。
预备知识
1. WinDLX模拟器的相关知识。
详见相关的文档。
2. 复习和掌握教材中相应的内容
（1）循环级并行性
（2）指令调度
（3）循环展开
（4）寄存器换名。