操作系統(tǒng)使用簡單輪轉(zhuǎn)法實現(xiàn)操作系統(tǒng)進程調(diào)度

《操作系統(tǒng)原理》課程設(shè)計報告課題名稱：使用簡單輪轉(zhuǎn)法實現(xiàn)操作系統(tǒng)進程調(diào)度姓名：班級：學(xué)號：指導(dǎo)老師:二〇一三年十二月二十日

目錄第1章課題介紹 第1章課題介紹1.1課程設(shè)計的目的進程是操作系統(tǒng)最重要的概念之一，進程調(diào)度又是操作系統(tǒng)核心的主要內(nèi)容。本次課程設(shè)計是要求學(xué)生獨立地用高級語言編寫和調(diào)試一個簡單的進程調(diào)度程序。通過本實驗可以加深理解有關(guān)進程控制塊、進程隊列的概念，并體會和了解優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法和時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的具體實施辦法。調(diào)度算法可任意選擇或自行設(shè)計。任務(wù)一是采用簡單輪轉(zhuǎn)法。本課題可以加深對進程調(diào)度和各種調(diào)度算法的理解，并通過課程設(shè)計，讓我們更好的掌握操作系統(tǒng)的原理以及實現(xiàn)方法，加深對操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，加強我們自身的動手能力。1.2課程設(shè)計的要求1）設(shè)計一個有n個進程并發(fā)的進程調(diào)度程序。每個進程由一個進程控制塊（PCB）表示。進程控制塊一般應(yīng)該包含下述信息：進程名、進程優(yōu)先數(shù)、進程需要運行的時間、占用CPU的時間以及進程的狀態(tài)等，且可按調(diào)度算法的不同而增刪。2）調(diào)度程序應(yīng)包含1～2種不同的調(diào)度算法，運行時可任意選一種，以利于各種算法的分析比較。3）算法應(yīng)能顯示或打印各個進程的PID、狀態(tài)（運行狀態(tài)R、等待狀態(tài)W等）和參數(shù)（已運行時間等）的變化情況，便于觀察諸進程的調(diào)度過程

第2章總體設(shè)計2.1程序流程圖輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)用先輸入進程的格式及信息，然后對進程進行輪轉(zhuǎn)法調(diào)度，按隊列中進程的順序依次運行程序，每運行完一次對其時間片相減，直到時間片用完，程序結(jié)束。輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)用程序流程圖如圖2-1所示：圖2-1總程序流程圖建立進程控制塊函數(shù)input()的程序流程圖如圖2-2所示：圖2-2input()函數(shù)的程序流程圖2.2軟件模塊圖要實現(xiàn)輪轉(zhuǎn)法的進程調(diào)度，將其功能設(shè)計為四個界面模塊，進程控制塊模塊、進程顯示模塊、進程查看模塊、進程就緒模塊。輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)度功能模塊圖如圖2-3所示：圖2-3輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)度功能模塊圖2.3設(shè)計原理系統(tǒng)將所有的就緒進程按先來先服務(wù)的原則排成一個隊列，每次調(diào)度時，把CPU分配給隊首進程，并令其執(zhí)行一個時間片。時間片的大小從幾MS到幾百MS。當(dāng)執(zhí)行的時間片用完時，由一個計時器發(fā)出時鐘中斷請求，調(diào)度程序便據(jù)此信號來停止該進程的執(zhí)行，并將它送往就緒隊列的末尾；然后再把處理機分配給就緒隊列中的新的隊首進程，同時也讓他執(zhí)行一個時間片。這樣就可以保證就緒隊列中的所有進程在一給定的時間內(nèi)均能獲得一時間片的處理機執(zhí)行時間。即，系統(tǒng)能在給定時間內(nèi)相應(yīng)所有用戶的請求。2.4設(shè)計內(nèi)容本實驗主要是對時間片輪轉(zhuǎn)法調(diào)度的模擬。由用戶自己輸入進程數(shù)和時間片，將所輸入的進程按順序排成循環(huán)隊列，處理器按順序選擇進程來執(zhí)行。每個進程都是處于運行R(run)、就緒W(wait)兩種狀態(tài)之一，并假設(shè)起始狀態(tài)都是就緒狀態(tài)W。正在運行的進程則是R狀態(tài)，若某個進程沒有結(jié)束則優(yōu)先級設(shè)最低，放到隊尾，下次循環(huán)再執(zhí)行；若進程結(jié)束則退出隊列，并顯示此進程已完成。

下面介紹簡單輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)度算法：

簡單輪轉(zhuǎn)法。進程就緒鏈按各進程進入的先后次序排列，進程每次占用處理機的輪轉(zhuǎn)時間按其重要程度登入進程控制塊中的輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)記錄項（相當(dāng)于優(yōu)先數(shù)法的優(yōu)先數(shù)記錄項位置）。每過一個時間片，運行進程占用處理機的時間片數(shù)加1，然后比較占用處理機的時間片數(shù)是否與該進程的輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)相等，若相等說明已到達輪轉(zhuǎn)時間，應(yīng)將現(xiàn)運行進程排到就緒鏈末尾，調(diào)度鏈?zhǔn)走M程占用處理機，且改變它們的進程狀態(tài)，直至所有進程完成各自的時間片。進程控制塊結(jié)構(gòu)如下：PCB進程ID進程狀態(tài)輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)進程所需時間片數(shù)鏈指針進程控制塊鏈結(jié)構(gòu)如下：TAILTAILRUNR…HEADW…W…W…2.5主要功能本程序選用簡單輪轉(zhuǎn)法對n個進程進行調(diào)度。每個進程處于運行R(run)、就緒W(wait)兩種狀態(tài)之一，并假設(shè)起始狀態(tài)都是就緒狀態(tài)W，當(dāng)進程結(jié)束則踢出隊列。為了便于處理，程序進程的運行時間以時間片為單位計算。2.6實現(xiàn)環(huán)境本次課程設(shè)計結(jié)合算法的特點，采用Windows操作系統(tǒng)平臺。開發(fā)工具為MicrosoftVisualC++6.0。第3章詳細設(shè)計及思考題3.1詳細設(shè)計3.1.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)structpcb{/*定義進程控制塊PCB*/charname[10];/*進程的名字*/charstate;/*進程的狀態(tài)*/intntime;/*進程需要的運行時間*/intrtime;/*已執(zhí)行的時間*/intltime;/*剩余需執(zhí)行的時間*/structpcb*link;}/*下一個進程控制塊的地址*/3.1.2函數(shù)聲明main()主函數(shù)input()進程控制塊函數(shù)insert()插入要構(gòu)造的進程函數(shù)disp()顯示當(dāng)前進程函數(shù) check()進程查看函數(shù)destroy()進程撤銷函數(shù)running()進程就緒函數(shù)3.1.3函數(shù)input()input()/*建立進程控制塊函數(shù)*/{inti,num;printf("\n請輸入進程個數(shù)：");scanf("%d",&num);for(i=1;i<=num;i++){p=getpch(PCB);printf("\n輸入第%d個進程名:",i);scanf("%s",p->name);printf("\n輸入第%d個進程運行時間:",i);scanf("%d",&p->ntime);printf("\n");p->rtime=0;p->state='w';p->link=NULL;insert();/*調(diào)用insert函數(shù)把輸入的進程插入到隊列后面*/}}3.2思考題（3） 如果增加進程的“等待”狀態(tài)，即進程因請求輸入輸出等問題而掛起的狀態(tài)，如何在程序中實現(xiàn)？答：阻塞→阻塞/掛起：OS通常將阻塞進程換出，以騰出內(nèi)存空間阻塞/掛起→就緒/掛起：當(dāng)阻塞/掛起進程等待的事件發(fā)生時，可以將其轉(zhuǎn)換為就緒/掛起。就緒/掛起→就緒：OS需要調(diào)入一個進程執(zhí)行。就緒→就緒/掛起：一般，OS掛起阻塞進程。但是有時也會掛起就緒進程，釋放足夠的內(nèi)存空間。新進程→就緒/掛起（新進程→就緒）：新進程創(chuàng)建后，可以插入到就緒隊列或就緒，掛起隊列，若無足夠的內(nèi)存分配給新進程，則需要新進程→就緒/掛起。圖3-1進程的掛起和解除掛起的狀態(tài)

第4章程序測試圖4-1輸入進程信息及時間片數(shù)圖4-2進程運行圖圖4-3進程運行圖圖4-4進程完成圖

第5章總結(jié)經(jīng)過這次的課程設(shè)計，讓我學(xué)到了很多。首先是編程，C語言是大一的課程，現(xiàn)在已經(jīng)遺忘了很多，這次的課程設(shè)計讓我又溫習(xí)了一遍C語言的知識點。其次，在編程中遇到了很多問題，經(jīng)過小組同學(xué)之間討論，并查看相關(guān)資料后都一并解決了，對課本及規(guī)范又有了充分地了解，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。因為這次的課程設(shè)計只有1周，所以程序做的略有粗糙，相信如果再給我們一周時間，肯定能完善該程序。小組成員各自編的程序在執(zhí)行時都有錯誤，經(jīng)過大家相互查找錯誤，終于把完整的程序編寫了出來，并順利完成報告，讓我明白了我們的工作是一個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊。課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，發(fā)現(xiàn)，提出，分析和解決實際問題，鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。我覺得做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用書本上的知識內(nèi)容，而且考試內(nèi)容有限，課程設(shè)計就給了我們一個很好的實踐結(jié)合的機會。平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。這次課程設(shè)計順利完成了，期間，程序中有幾個小組成員都沒有注意到的bug，然后在老師的指導(dǎo)下，我們又修改了程序并反復(fù)測試，終于使程序完美了。同時，在老師的身上我學(xué)到了很多實用的知識，我們應(yīng)該多方面考慮，不能局限在一個小空間里，要學(xué)會找出程序不足的地方并填補它。參考文獻[1]湯小丹，梁紅兵，哲風(fēng)屏，湯子瀛.計算機操作系統(tǒng).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011[2]張堯?qū)W，史美林.計算