時間片輪轉(zhuǎn)課程設計講解

1、武漢理工大學華夏學院課程設計報告書課程名稱： 操作系統(tǒng)原理 題 目： 時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法 系 名： 信息工程系 專業(yè)班級： 姓 名： 學 號： 指導教師: 司曉梅 2015 年 6 月 26 日武漢理工大學華夏學院信息工程系課 程 設 計 任 務 書課程名稱： 操作系統(tǒng)原理課程設計 指導教師： 司曉梅 班級名稱：計算機1131-2 開課系、教研室： 自動化與計算機 一、課程設計目的與任務操作系統(tǒng)課程設計是操作系統(tǒng)原理課程的后續(xù)實踐課程，旨在通過一周的實踐訓練，加深學生對理論課程中操作系統(tǒng)概念，原理和方法的理解，加強學生綜合運用操作系統(tǒng)原理、Linux系統(tǒng)、C語言程序設計技術(shù)進行實際問題處理的能

2、力，進一步提高學生進行分析問題和解決問題的能力，包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實現(xiàn)和系統(tǒng)測試的能力。學生將在指導老師的指導下，完成從需求分析，系統(tǒng)設計，編碼到測試的全過程。二、課程設計的內(nèi)容與基本要求1、課程設計題目 時間片輪轉(zhuǎn)進程調(diào)度模擬算法的實現(xiàn)2、課程設計內(nèi)容用c/c+語言實現(xiàn)時間片輪轉(zhuǎn)的進程調(diào)度模擬算法。要求：1 至少要有5個以上進程2 進程被調(diào)度占有CPU后，打印出該進程正在運行的相關(guān)信息提示:時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，進程調(diào)度程序總是選擇就緒隊列中的第一個進程，也就是說按照先來先服務原則調(diào)度，但一旦進程占用處理機則僅使用一個時間片。在使用完一個時間片后，進程還沒有完成其運行，它必須釋放出

3、處理機給下一個就緒的進程，而被搶占的進程返回到就緒隊列的末尾重新排隊等待再次運行。1）進程運行時，只打印出相關(guān)提示信息，同時將它已經(jīng)運行的時間片加1就可以了。2）為進程設計出PCB結(jié)構(gòu)。PCB結(jié)構(gòu)所包含的內(nèi)容，有進程名、進程所需運行時間、已運行時間和進程的狀態(tài)以及指針的信息等。 3、設計報告撰寫格式要求：1設計題目與要求 2 設計思想 3系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明和模塊的算法流程圖 5 使用說明書（即用戶手冊）：內(nèi)容包含如何登錄、退出、讀、寫等操作說明6 運行結(jié)果和結(jié)果分析（其中包括實驗的檢查結(jié)果、程序的運行情況）7 自我評價與總結(jié) 8 附錄：程序清單，注意加注釋（包括關(guān)鍵字、方法、變量等）

4、，在每個模塊前加注釋；三、課程設計步驟及時間進度和場地安排本課程設計將安排在第17周, 現(xiàn)代教育技術(shù)中心。具體安排如下：時間設計內(nèi)容第一天下發(fā)任務書，學生查閱資料第二天系統(tǒng)設計和原型開發(fā)第三天-第四天系統(tǒng)功能實現(xiàn)第五天系統(tǒng)調(diào)試、測試、打包和驗收課程設計集中時間安排：周次星期一星期二星期三星期四星期五第17周第2-3節(jié)第2-3節(jié)第2-3節(jié)第2-3節(jié)第3-6節(jié)地點現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教四、課程設計考核及評分標準課程設計考核將綜合考慮學生的系統(tǒng)設計方案、運行結(jié)果、課程設計報告書的質(zhì)量、態(tài)度、考勤、答辯情況等各因素。具體評分標準如下：（1）設計方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性； 30分（2）系統(tǒng)開發(fā)效果較好

5、； 20分（3）設計報告規(guī)范、課程設計報告質(zhì)量高、參考文獻充分 20分（4）課程設計答辯時，問題回答正確； 20分（5）態(tài)度認真、刻苦鉆研、遵守紀律； 10分 按上述五項分別記分后求和，總分按五級制記載最后成績。優(yōu)秀（10090分），良好（8089分），中等（7079分），及格（6069分），不及格（059分）1、 實驗概敘 1.1實驗目的弄明白時間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理，通過實驗讓自己更明白切身體會的深！時間片輪轉(zhuǎn)主要是解決處理機調(diào)度進程時的優(yōu)化！正確理解提高處理機的利用率及改善系統(tǒng)性能在很大程度上取決于處理機調(diào)度性能的好壞，在操作系統(tǒng)中調(diào)度的實質(zhì)是一種資源分配，調(diào)度算法是指根據(jù)系統(tǒng)的資源分

6、配策略規(guī)定的資源分配算法，對不同的系統(tǒng)和系統(tǒng)目標，應采用不的調(diào)度算法。在多道程序或多任務系統(tǒng)中，系統(tǒng)同時處于就緒狀態(tài)的進程有若干個。也就是說能運行的進程數(shù)遠遠大于處理機個數(shù)。為了使系統(tǒng)中的各進程能有條不紊地運行，必須選擇某種調(diào)度策略，以選擇一進程占用處理機。通過本實驗，加深對處理機調(diào)度的理解。弄明白時間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理，通過實驗讓自己更明白切身體會的深！1.2實驗原理基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用C語言編程實現(xiàn)1.3實驗環(huán)境（使用的軟件）Visual C+6.02、實驗思想及內(nèi)容2.1設計思想按照時間片工作原理:時間片輪轉(zhuǎn)的原則是系統(tǒng)將所有的就緒進程按照先來先服務的原則排成一個隊列，每次調(diào)

7、度時，把CPU分配對手進程，并令其執(zhí)行一個時間片，當執(zhí)行完時，有一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，該進程停止，并被送到就緒隊列的末尾，然后再把處理機分配就緒隊列的隊列進程，同時也讓它執(zhí)行一個時間片! 2.2實驗原理基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用C語言編程實現(xiàn)2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計時間片大小固定，由用戶輸入。進程個數(shù)由用戶輸入。每個進程用一個PCB表示。PCB包括進程名，到達時間，運行時間，剩余時間，進程狀態(tài)，鏈接指針。其中，進程名，到達時間和運行時間由用戶輸入，剩余時間的初值等于運行時間。為簡單起見，進程狀態(tài)設為三種：就緒，運行和完成。鏈接指針指向下一個進程的PCB； 按照進程到達的先后順序排成一個隊列。

8、設置一個隊頭指針指向隊列中第一個進 程，并設置一個隊尾指針指向隊列中的最后一個進程；執(zhí)行調(diào)度時，先選擇隊首的第一個進程運行。另外設置一個指向當前運行進程的指針；由于本實驗是模擬實驗，所以對選中進程并不實際啟動運行，而只是執(zhí)行：被選中進程的狀態(tài)置為運行態(tài)；被選中進程的剩余時間減去時間片大??；按照隊列的順序依次輸出每個進程的進程名，到達時間，運行時間，剩余時間，進程狀態(tài)。用這三個操作來模擬進程的一次運行；進程運行一次后，以后的調(diào)度則將當前指針依次下移一個位置，指向下一個進程，即調(diào)整當前運行指針，以指示應運行進程。同時還應判斷該進程的剩余時間是否為0。如果不為0，則等待下一輪的運行；如果該進程的剩余

9、時間為0，則將該進程的狀態(tài)置為完成態(tài)，并退出隊列；若處于就緒態(tài)的進程不為空，則重復第d步和第e步直到所有進程都運行完為止。2.4算法流程圖 開始初始化PCB，輸入進程信息各進程按優(yōu)先數(shù)從高到低排列就緒隊列為空？進程完成撤銷該進程使運行進程優(yōu)先數(shù)-1，把運行進程插入優(yōu)先隊列。運行進程已占用CPU時間達到所需運行時間時間片到，運行進程已占用CUP時間+1就緒隊列首進程投入運行 結(jié)束2.5實驗過程（實驗步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）測試用例1：屏幕顯示：Please input the process name, arrive time and run time輸入：1 2 1<enter>2

10、 3 1<enter>3 2 2<enter>4 1 2<enter>5 1 1<enter>測試數(shù)據(jù)2：1 1 2<enter>2 3 2<enter>3 1 2<enter>4 3 1<enter>5 1 1<enter>測試數(shù)據(jù)3：1 1 1<enter>2 2 2<enter>3 2 1<enter>4 1 2<enter>5 1 1<enter>3、結(jié)論（結(jié)果）3.1測試數(shù)據(jù)1的運行結(jié)果（截圖）：3.2測試數(shù)據(jù)2的運行

11、結(jié)果（截圖）：3.3測試數(shù)據(jù)3的運行結(jié)果（截圖）：4、源程序代碼：#include "stdio.h"#include "stdlib.h"struct studint name;int arrive;int run;int rest;char *state;struct stud *next; /*pcb結(jié)構(gòu)體*/struct stud *create()int a,i;struct stud *head, *rear,*p,*q,*t; /*定義各個指針*/head=rear=NULL;printf("Please input the pr

12、ocess number:");scanf("%d",&a);printf("nPlease input the process name,arrive time and run time:nFor example: 1 2 1n");for(i=0;i<a;i+) p=(struct stud*)malloc(sizeof(struct stud); scanf("%d%d%d",&p->name,&p->arrive,&p->run); p->rest=p-&

13、gt;run; p->state="ready" if(rear=NULL) /*只有一個進程*/ head=p; p->next=NULL; rear=p; else t=NULL; q=head; while(q&&q->arrive<p->arrive) t=q; q=q->next; if(q=head) /*指向頭進程的下一個進程*/ p->next=head; head=p; else if(t=rear) /*運行到最后一個進程*/rear->next=p; p->next=NULL; re

14、ar=p; else t->next=p; p->next=q; return head;void output(struct stud *head)struct stud *p,*t,*r;int slice;printf("Please input the slice:"); scanf("%d",&slice);while(head!=NULL) r=p=head; while(p!=NULL) t=head; p->rest=p->rest-slice; /*剩余時間減去時間片*/p->state="

15、;running"if(p->rest<0) /*剩余的時間用完了*/p->rest=0;printf("n*n");printf("nametarrivetruntresttstaten");while(t!=NULL)printf("%dt%dt%dt%dt%sn",t->name,t->arrive,t->run,t->rest,t->state);t=t->next;if(p->rest=0) /*判斷是否刪除結(jié)點*/ if(p=head)head=p-&g

16、t;next;free(p);p=head; /*刪除頭結(jié)點*/ else r->next=p->next; p=r->next; r=p;else r=p; p->state="ready"/*如果不刪除頭結(jié)點指針指向下一個，狀態(tài)變?yōu)闇蕚?*/ p=p->next; void main() struct stud *head; head=create(); output(head) ; 5、小結(jié)5.1實驗中產(chǎn)生的錯誤及原因分析：5.1.1程序運行不下去：錯誤分析：鏈表初始化排序過程中：指針p=Null時，不能執(zhí)行q->arrive等命令

17、；錯誤解決方法：將while(q->arrive<p->arrive &&q) t=q; q=q->next;改為：while(q&&q->arrive<p->arrive) t=q; q=q->next;5.1.2進程運行時間大于時間片時，程序進入死循環(huán)：當進程所需時間等于時間片時，運行結(jié)果正確：進程運行時間大于時間片時，程序進入死循環(huán)：錯誤分析：進程所需剩余時間計算錯誤；錯誤修改：將while(p!=NULL) t=head; p->rest=p->run-slice;p->state="running"修改為：while(p!=NULL) t=head; p->rest=p->rest-slice;p->state="running"5.2實驗的體會及收獲：通過這次試驗，我對處理機的調(diào)度算法-基于時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想有了更深的理解;另外使我對鏈表的知識有了更深的理解，而且鍛煉了我的思維能力，使我能更全面地思考問題，以后還需要多做些這方面的練習。5.3實驗還需改進之處：為考慮進程所需時間小于時間片大小的