多级反馈队列_实验_操作系统

实验名称：多级反馈队列调度09091201丁奎荣一、实验目的：1、综合应用下列知识点设计并实现操作系统的进程调度，进程状态转换，多组级反馈队列进程调度算法。

2、加深理解操作系统进程调度的过程。

3、加深理解多级反馈队列进程调度算法。

二、实验内容：1、采用一种熟悉的语言，编制程序，最好采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。

2、采用多级反馈队列进程调度算法进行进程调度。

3、每个进程对应一个PCB。

在PCB中包括进程标识符pid、进程的状态标志status、进程优先级priority、进程的队列指针next和表示进程生命周期的数据项life（在实际系统中不包括该项）。

4、创建进程时即创建一个PCB，各个进程的pid都是唯一的，pid时在1到100范围的一个整数。

可以创建一个下标为1到100的布尔数组，“真”表示下标对应的进程号是空闲的，“假”表示下标对应的进程号已分配给某个进程。

5、进程状态status的取值为“就绪ready”或“运行run”，刚创建时，状态为“ready”。

被进程调度程序选中后变为“run”。

6、进程优先级priority是0到49范围内的一个随机整数。

7、生命周期life是1到5范围内的一个随机整数。

8、初始化时，创建一个邻接表，包含50各就绪队列，各就绪队列的进程优先级priority分别是0到49。

9、为了模拟用户动态提交任务的过程，要求动态创建进程。

进入进程调度循环后，每次按ctrl+f即动态创建一个过程，然后将该PCB插入就绪队列中。

按ctrl+q 退出进程调度循环。

10、在进程调度循环中，每次选择优先级最大的就绪进程来执行。

将其状态从就绪变为运行，通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程，然后优先级减半，生命周期减一。

设计图形用户界面GUI，在窗口中显示该进程和其他所有进程的PCB内容。

如果将该运行进程的生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪对列中；否则该进程执行完成，撤销其PCB。

以上为一次进程调度循环。

四、程序主要流程图：进程调度流程图实验源程序：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>typedef struct node /*进程节点信息*/{char name[20]; /*进程的名字*/int prio; /*进程的优先级*/int round; /*分配CPU的时间片*/int cputime; /*CPU执行时间*/int needtime; /*进程执行所需要的时间*/char state; /*进程的状态，W——就绪态，R——执行态，F——完成态*/int count; /*记录执行的次数*/struct node *next; /*链表指针*/}PCB;typedef struct Queue /*多级就绪队列节点信息*/{PCB *LinkPCB; /*就绪队列中的进程队列指针*/int prio; /*本就绪队列的优先级*/int round; /*本就绪队列所分配的时间片*/struct Queue *next; /*指向下一个就绪队列的链表指针*/}ReadyQueue;PCB *run=NULL,*finish=NULL; /*定义三个队列，就绪队列，执行队列和完成队列*/ ReadyQueue *Head = NULL; /*定义第一个就绪队列*/int num; /*进程个数*/int ReadyNum; /*就绪队列个数*/void Output(); /*进程信息输出函数*/void InsertFinish(PCB *in); /*将进程插入到完成队列尾部*/void InsertPrio(ReadyQueue *in); /*创建就绪队列，规定优先数越小，优先级越低*/ void PrioCreate(); /*创建就绪队列输入函数*/void GetFirst(ReadyQueue *queue); /*取得某一个就绪队列中的队头进程*/void InsertLast(PCB *in,ReadyQueue *queue); /*将进程插入到就绪队列尾部*/void ProcessCreate(); /*进程创建函数*/void RoundRun(ReadyQueue *timechip); /*时间片轮转调度算法*/void MultiDispatch(); /*多级调度算法，每次执行一个时间片*/int main(void){PrioCreate(); /*创建就绪队列*/ProcessCreate();/*创建就绪进程队列*/MultiDispatch();/*算法开始*/Output(); /*输出最终的调度序列*/return 0;}void Output() /*进程信息输出函数*/{ReadyQueue *print = Head;PCB *p;printf("进程名\t优先级\t轮数\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\t计数器\n");while(print)if(print ->LinkPCB != NULL){p=print ->LinkPCB;while(p){printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);p = p->next;}}print = print->next;}p = finish;while(p!=NULL){printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);p = p->next;}p = run;while(p!=NULL){printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime, p->state,p->count);p = p->next;}}void InsertFinish(PCB *in) /*将进程插入到完成队列尾部*/{PCB *fst;fst = finish;if(finish == NULL){in->next = finish;finish = in;}elsewhile(fst->next != NULL){fst = fst->next;}in ->next = fst ->next;fst ->next = in;}}void InsertPrio(ReadyQueue *in) /*创建就绪队列，规定优先数越小，优先级越低*/{ReadyQueue *fst,*nxt;fst = nxt = Head;if(Head == NULL) /*如果没有队列，则为第一个元素*/{in->next = Head;Head = in;}else /*查到合适的位置进行插入*/{if(in ->prio >= fst ->prio) /*比第一个还要大，则插入到队头*/{in->next = Head;Head = in;}else{while(fst->next != NULL) /*移动指针查找第一个别它小的元素的位置进行插入*/{nxt = fst;fst = fst->next;}if(fst ->next == NULL) /*已经搜索到队尾，则其优先级数最小，将其插入到队尾即可*/ {in ->next = fst ->next;fst ->next = in;}else /*插入到队列中*/{nxt = in;in ->next = fst;}}}void PrioCreate() /*创建就绪队列输入函数*/{ReadyQueue *tmp;int i;printf("输入就绪队列的个数：\n");scanf("%d",&ReadyNum);printf("输入每个就绪队列的CPU时间片：\n");for(i = 0;i < ReadyNum; i++){if((tmp = (ReadyQueue *)malloc(sizeof(ReadyQueue)))==NULL){perror("malloc");exit(1);}scanf("%d",&(tmp->round)); /*输入此就绪队列中给每个进程所分配的CPU时间片*/ tmp ->prio = 50 - tmp->round; /*设置其优先级，时间片越高，其优先级越低*/tmp ->LinkPCB = NULL; /*初始化其连接的进程队列为空*/tmp ->next = NULL;InsertPrio(tmp); /*按照优先级从高到低，建立多个就绪队列*/}}void GetFirst(ReadyQueue *queue) /*取得某一个就绪队列中的队头进程*/{run = queue ->LinkPCB;if(queue ->LinkPCB != NULL){run ->state = 'R';queue ->LinkPCB = queue ->LinkPCB ->next;run ->next = NULL;}}void InsertLast(PCB *in,ReadyQueue *queue) /*将进程插入到就绪队列尾部*/{PCB *fst;fst = queue->LinkPCB;if( queue->LinkPCB == NULL){in->next = queue->LinkPCB;queue->LinkPCB = in;}else{while(fst->next != NULL){fst = fst->next;}in ->next = fst ->next;fst ->next = in;}}void ProcessCreate() /*进程创建函数*/{PCB *tmp;int i;printf("输入进程的个数：\n");scanf("%d",&num);printf("输入进程名字和进程所需时间：\n");for(i = 0;i < num; i++){if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL){perror("malloc");exit(1);}scanf("%s",tmp->name);getchar(); /*吸收回车符号*/scanf("%d",&(tmp->needtime));tmp ->cputime = 0;tmp ->state ='W';tmp ->prio = 50 - tmp->needtime; /*设置其优先级，需要的时间越多，优先级越低*/ tmp ->round = Head ->round;tmp ->count = 0;InsertLast(tmp,Head); /*按照优先级从高到低，插入到就绪队列*/}}void RoundRun(ReadyQueue *timechip) /*时间片轮转调度算法*/{int flag = 1;GetFirst(timechip);while(run != NULL){while(flag){run->count++;run->cputime++;run->needtime--;if(run->needtime == 0) /*进程执行完毕*/{run ->state = 'F';InsertFinish(run);flag = 0;}else if(run->count == timechip ->round)/*时间片用完*/{run->state = 'W';run->count = 0; /*计数器清零，为下次做准备*/InsertLast(run,timechip);flag = 0;}}flag = 1;GetFirst(timechip);}}void MultiDispatch() /*多级调度算法，每次执行一个时间片*/ {int flag = 1;int k = 0;ReadyQueue *point;point = Head;GetFirst(point);while(run != NULL){Output();if(Head ->LinkPCB!=NULL)point = Head;while(flag){run->count++;run->cputime++;run->needtime--;if(run->needtime == 0) /*进程执行完毕*/{run ->state = 'F';InsertFinish(run);flag = 0;}else if(run->count == run->round)/*时间片用完*/{run->state = 'W';run->count = 0; /*计数器清零，为下次做准备*/if(point ->next!=NULL){run ->round = point->next ->round;/*设置其时间片是下一个就绪队列的时间片*/InsertLast(run,point->next); /*将进程插入到下一个就绪队列中*/flag = 0;}else{RoundRun(point); /*如果为最后一个就绪队列就调用时间片轮转算法*/break;}}++k;if(k == 3){ProcessCreate();}}flag = 1;if(point ->LinkPCB == NULL)/*就绪队列指针下移*/point =point->next;if(point ->next ==NULL){RoundRun(point);break;}GetFirst(point);}}五、实验中遇到的问题和实验中的重点1.使用C++对于多级反馈模拟过程进行描述，需要对计数器KillTimer();ONTIMER();进行设计。