1423.處理機調度模擬程序-----操作系統(tǒng)課程設計

1、課程設計書系別：計 科系專業(yè)：計算機科學與技術班級:題目：處理機調度模擬程序教師:姓名: 設計題目處理機調度模擬程序 選擇一個調度算法，實現(xiàn)處理機調度、設計要求編寫一個進程調度程序，允許多個進程共行的進程調度程序。 進程調度算法采用最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調度算法 （即把處理機分配給 優(yōu)先數(shù)最高的進程） 和先來先服務算法。 每個進程有一個進程控制 塊（PCB）表示。進程控制塊可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、 到達時間、需要運行時間、已用 CPU寸間、進程狀態(tài)等等。進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間可以事先人為地指定（也可 以由隨機數(shù)產生）。進程的到達時間為輸入進程的時間。進程的 運行時間以時間片為單位進行

2、計算。每個進程的狀態(tài)可以是就緒 W（Wait）、運行R（ Rur）、或完成F （Finish ）三種狀態(tài)之一。 就緒進程獲得CPU后都只能運行一個時間片，用已占用 CPU時間 加1來表示。如果運行一個時間片后，進程的已占用 CPU時間已 達到所需要的運行時間，則撤消該進程，如果運行一個時間片后 進程的已占用CPU時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還 需要繼續(xù)運行，此時應將進程的優(yōu)先數(shù)減 1（即降低一級），然后 把它插入就緒隊列等待CPU每進行一次調度程序都打印一次運行 進程、就緒隊列、以及各個進程的 PCB,以便進行檢查。重復以上過程，直到所要進程都完成為止 1進程調度算法包括：時間片輪轉

3、法，短作業(yè)優(yōu)先算法，動 態(tài)優(yōu)先級算法。2 可選擇進程數(shù)量3 本程序包括三種算法，執(zhí)行時在主界面選擇算法（可用函 數(shù)實現(xiàn)），進入子頁面后輸入進程數(shù)，（運行時間，優(yōu)先數(shù)由隨 機函數(shù)產生），執(zhí)行，顯示結果。三 設計目的在多道程序和多任務系統(tǒng)中，系統(tǒng)內同時處于就緒狀態(tài)的進 程可能有若干個。也就是說能運行的進程數(shù)大于處理機個數(shù)。為了使系統(tǒng)中的進程能有條不紊地工作，必須選用某種調度策略， 選擇一進程占用處理機。要求學生設計一個模擬處理機調度算法， 以鞏固和加深處理機調度的概念 。四設計分析1、實現(xiàn)原理首先，編寫一個進程調度類Main_PCB 個進程信 PCB_block可以創(chuàng)建進程控制塊(PCB)表示。進

4、程控制塊可以 包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、到達時間、需要運行時間、已 用CPU時間、進程狀態(tài)等等。對應成員變量是pcb_Name;pcb_ID;int pcb_Pro; PCB_Begintime(); pcb_Needtime; pcb_Spendtime; pcb_Finishtime;String pcb_Statue; 成員方法 是 pcb_Work (); 可以實例化多個包含相同信息的進程，一個線程 類 Work 允許多個進程共行的進程調度創(chuàng)建各自的模擬任務，由 process_Create(int Process_ProcessNum) 方法實現(xiàn)創(chuàng)建 Process_Proces

5、sNu m 個進程。接著，編寫進程調度算法(1) 最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調度算法 HIGH_method()(這里采用 把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程) ；(2) 先來先服務算法 FIFS_method()。以上，兩個方法都是Main_PCB的成員方法，由Main_PCB勺主調函 數(shù)main ()調用call ()方法進行調用。進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間這里由由隨機數(shù)產生。進程 的到達時間為創(chuàng)建進程的時間。進程的運行時間以時間片為單位 進行計算。每個進程的狀態(tài)可以是就緒 W( Wait)、運行R (Run)、或 完成 F(Finish )三種狀態(tài)之一。這里采用線程的睡眠 sleep () 方法實現(xiàn)

6、，最后通過進程的開始時間、執(zhí)行時間和結束時間，觀 察進程的執(zhí)行過程。2、程序執(zhí)行過程(1)開始執(zhí)行Main_PCB主調方法main();(2) 調用方法 process_Create(ProcessNum)創(chuàng)建 ProcessNum個進程一調用 call(method)方法；(a) 如果method =1執(zhí)行FIFS_method()先來先服務算法，接 著執(zhí)行創(chuàng)建進程的個子作業(yè)線程；(b) 如果method =2執(zhí)行HIGH_method()最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調 度算法，接著執(zhí)行創(chuàng)建進程的個子作業(yè)線程(3) 輸出程序執(zhí)行的開始，和結束時間。4、實現(xiàn)類圖Main_PCBVariable proce

7、ssID ProcessNumTimePcb_Que excuteQueue processNamePCB_block pcb_Begi ntime pcb_ Fini shtime pcb_ID pcb_Name pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime+ pcb_Work()+ main ()+ call ()+ HIGH_method () +FIFS_method ()+ process_Create () + printSign ()5、實現(xiàn)用到的數(shù)據(jù)結構根據(jù)類圖可以分析出所采用的數(shù)據(jù)結構有：(1) 隊列主要完成FIFS_

8、method ()算法，進程的先來先 服務；Process。ProcesslProcessN(2) 堆棧主要完成方法的調用時，先調用的后執(zhí)行;FIFS_method ()call ()main ()(3) 數(shù)組采用鏈表主要用來記錄進程創(chuàng)建時的信息，為以后觀察其創(chuàng)建的初值、 運行過程和執(zhí)行結果；采用鏈表數(shù)組的好處是可以實現(xiàn)數(shù)組的長度動態(tài)變化；五. 程序代碼Main_PCB 如下：package PCB_c on;import java .Ian g.*;import java .Ian g.Object;import java.io.*;import java.util.*;public cla

9、ss Main_PCB public static int variable; public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;public sta

10、tic String processName = new StringProcessNum;public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum;public static int processBt= new int2ProcessNum;public static int processSpt =new intProcessNum;public static int processNt =new intProcessNum;public static in

11、t processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主調方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行輸入創(chuàng)建進程的 個數(shù)；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/ 命令行輸入調用的算法 FIFS 值為 1 或 優(yōu)先

12、級值為 2；printSign();System.out.println( 創(chuàng)建的進程數(shù)量是： +ProcessNum);System.out.println();process_Create(ProcessNum);call(1);call(2);/call 方法static void call(int callmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println( 沒有進程的調度算法被執(zhí)行！ ！ );/最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先調度public static void H

13、IGH_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 最高優(yōu)先數(shù)算法被調度 );System.out.println();System.out.println( 公共變量的初值是： +variable); int sort = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jsort.length-1;j+)if(sortj

14、sortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 優(yōu)先級排序： ) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println(sorti);System.out.println();System.out.println( 進程被執(zhí)行的順序為： );for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;System.out.println(Step

15、+i+: 執(zhí)行 +processNamej);int sleeptime =(int)(Math.random()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println( 公共變量的當前值是： +variable);/先來先服務調度方法public static void FIFS_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 先來先服務算法被調度 );System.out.println();S

16、ystem.out.println( 進程被執(zhí)行的順序為： );for(int i=0; iexcuteQueue.length;i+)int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj ) if(jprocessId.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 執(zhí)行 +processNamej);/processWki.run();processWkj.workMethod(j) ;/輸出標志static void printSign()System.out.println(Il*););System.out.println(

17、*System.out.println(Process11*n);System.out.println();/進程創(chuàng)建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum) PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum; int proID = new intPcb_Que.length;System.out.println( 進程剛被創(chuàng)建是的信息如下： ); System.out.println();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+) PCB_block Pr

18、ocess =new PCB_block(); processID = i;Process.pcb_Name =process+i; Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(int) (Math.random()*100) ; Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000);Process.pcb_Spendtime =0; Process.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes(); Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSec

19、onds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpublic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.println(Process+id+: Start running!);System.out.println();Date date1 = new Date();System.out.println( 開始時間： +(date1.toString().substring( 10,20);/* 幫助調

20、試 線程的執(zhí)行* try * wait();catch(Exception e) System.out.println(Process+processID+ 有異常： +e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+) variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );Sys

21、tem.out.println(Process+id+: Finished!);Date date2 = new Date();System.out.println( 結束時間： +(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println( 執(zhí)行后的公共變量是： +variable);System.out.println();Process.pcb_Work =new ProMeth();/記錄進程的信息到數(shù)組 processNamei=Process.pcb_Name; processProi=Process.pcb_Pro;process

22、Idi= Process.pcb_ID;processSpti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work; processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute; processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println( #Process+i+ 剛創(chuàng)建時的信息 PCB# );Sy

23、stem.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println(createTime:+Time.toString() );System.out.println(ID:+Pcb_Quei.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println( Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.println(Spendtime:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime

24、 );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.println();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID; / 被創(chuàng)建進程的存貯數(shù)組public static void store_ProcessInfoArray()/進程信息類class PCB_blockString pcb_Name;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime();int pcb_

25、Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();/進程工作的線程class Work extends Threadpublic void run()public static void main(String args)int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod();p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(int sl

26、etim)try sleep(sletim);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)class PCB_Begintimeint minute;int secend;先來先服務調度方法：public static void FIFS_method()System.out.println();System.out.println(););System.out.println( 先來先服務算法被調度System.out.println();System.out.pr

27、intln( 進程被執(zhí)行的順序為： ); for(int i=0; iexcuteQueue.length;i+) int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj ) if(jprocessId.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 執(zhí)行 +processNamej);/processWki.run(); processWkj.workMethod(j) ;/輸出標志static void printSign()System.out.println(*);System.out.println(*Process*g);S

28、ystem.out.println(H*);System.out.println();Process.pcb_Work =new ProMeth();/記錄進程的信息到數(shù)組processNamei=Process.pcb_Name;processProi=Process.pcb_Pro;processIdi= Process.pcb_ID; processSpti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work;

29、processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute; processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println( #Process+i+ 剛 創(chuàng) 建 時 的 信 息 PCB# );System.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println( createTime:+Time.toString() );System.out.println(ID:+Pcb_Que

30、i.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println(Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.println( Spendtime:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.println();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID;/被創(chuàng)建進程的存貯數(shù)組publ

31、ic static void store_ProcessInfoArray()/進程信息類class PCB_blockString pcb_Name;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime();int pcb_Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();/進程工作的線程class Work extends Thread public void run()pu

32、blic static void main(String args) int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod(); p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(int sletim)try sleep(sletim);catch(Exception e) System.out.println(e.toString() ); void workMethod(int id,int sletim)/時間的分和時類class PCB_Begintimeint

33、 minute;int secend;部分程序代碼：package PCB_con;import java.lang.*;import java.lang.Object;import java.io.*;import java.util.*;public class Main_PCB public static int variable;public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que =

34、new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;/被創(chuàng)建進程的存貯數(shù)組public static String processName = new StringProcessNum;public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum;public static int

35、processBt= new int2ProcessNum;public static int processSpt =new intProcessNum;public static int processNt =new intProcessNum;public static int processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主調方法public static void

36、 main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行輸入創(chuàng)建進程的個 數(shù)；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/ 命令行輸入調用的算法 FIFS 值為 1 或 優(yōu)先級值為 2；printSign();System.out.println( 創(chuàng)建的進程數(shù)量是： +ProcessNum);System.out.println(); process_Create(ProcessNum); call(1);call(2);/call 方法static void call(int cal

37、lmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println( 沒有進程的調度算法被執(zhí)行！ ！ );/最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先調度public static void HIGH_method()System.out.println();System.out.println();System.out.println( 最高優(yōu)先數(shù)算法被調度 );System.out.println();System.out.println( 公共變量的初值是： +variable);int sort

38、 = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jsort.length-1;j+)if(sortjsortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 優(yōu)先級排序： ) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println(sorti);System.out.println();System.

39、out.println( 進程被執(zhí)行的順序為： );for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 執(zhí)行 +processNamej);int sleeptime =(int)(Math.random()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println( 公共變量的當前值是： +variabl

40、e);進程創(chuàng)建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum;int proID = new intPcb_Que.length;System.out.println( 進程剛被創(chuàng)建是的信息如下： );System.out.println();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+)PCB_block Process =new PCB_block();processID = i;Process.pcb_Name =p

41、rocess+i;Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(int) (Math.random()*100) ;Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000);Process.pcb_Spendtime =0;Process.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes();Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSeconds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpu

42、blic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.println(Process+id+:Start running!);System.out.println(); Date date1 = new Date();System.out.println( 開始時間： +(date1.toString().substring( 10,20);/* 幫助調試 線程的執(zhí)行* try * wait();catch(Exception e)System.out.println(Pr

43、ocess+processID+ 有異常： +e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+)variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exceptio n e)System.out.println(e.toString();System.out.pri ntln( Process+id+: Fi nished!); Date date2 = new Dat

44、e();System.out.println(結束時間：+(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println(” 執(zhí)行后的公共變量是：+variable);System.out.pri ntl n();六、執(zhí)行結果和結果分析*Process*創(chuàng)建的進程數(shù)量是：5進程剛被創(chuàng)建是的信息如下：#Process0 剛創(chuàng)建時的信息 PCB#Name:process0createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005ID:0Needtime:164Pro:9Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process1 剛創(chuàng)建時的信息 PCB#Name:process1createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005Needtime:636Pro:11Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process2 剛創(chuàng)建時的信息 PCB#Name:process2createTime:Thu Dec 15 15:41:14