實(shí)驗(yàn)二進(jìn)程調(diào)度方案與實(shí)現(xiàn)

個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用院 系：計(jì)算機(jī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)課程： 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)工程：進(jìn)程調(diào)度的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)指導(dǎo)老師：陳紅英老師開(kāi)課時(shí)間：2018～2018年度第2學(xué)期專(zhuān) 業(yè)：網(wǎng)絡(luò)工程班 級(jí)：10級(jí)學(xué) 生：yuth學(xué) 號(hào)：*一、實(shí)驗(yàn)工程名稱(chēng)進(jìn)程調(diào)度的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?、綜合應(yīng)用下列知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)度：鄰接表，布爾數(shù)組，非阻塞輸入，圖形用戶界面GUI，進(jìn)程控制塊，進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，多級(jí)反饋隊(duì)列進(jìn)程調(diào)度算法。2、加深理解操作系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度的過(guò)程。3、加深理解多級(jí)反饋隊(duì)列進(jìn)程調(diào)度算法。三、實(shí)驗(yàn)主要硬件軟件環(huán)境32位PC機(jī)，VC++6個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、采用一種熟悉的語(yǔ)言，如C、PASCAL或C++等，編制程序，最好關(guān)鍵代碼采用C/C++，界面設(shè)計(jì)可采用其它自己喜歡的語(yǔ)言。2、采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。3、每個(gè)進(jìn)程對(duì)應(yīng)一個(gè) PCB。在PCB中包括進(jìn)程標(biāo)識(shí)符 pid、進(jìn)程的狀態(tài)標(biāo)識(shí)status、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)priority、進(jìn)程的隊(duì)列指針next和表示進(jìn)程生命周期的數(shù)據(jù)life<在實(shí)際系統(tǒng)中不包括該項(xiàng)）。4、創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)即創(chuàng)建一個(gè)PCB，各個(gè)進(jìn)程的pid都是唯一的，pid是在1到100范圍內(nèi)的一個(gè)整數(shù)?？梢詣?chuàng)建一個(gè)下標(biāo)為1到100的布爾數(shù)組，“真”表示下標(biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)是空閑的，“假”表示下標(biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)已分配給某個(gè)進(jìn)程。5、進(jìn)程狀態(tài)status的取值為“就緒ready”或“運(yùn)行run”，剛創(chuàng)建時(shí)，狀態(tài)為“ready”。被進(jìn)程調(diào)度程序選中后變?yōu)椤皉un”。6、進(jìn)程優(yōu)先級(jí)priority是0到49范圍內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。7、進(jìn)程生命周期 life是1到5范圍內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。8、初始化時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)鄰接表，包含50個(gè)就緒隊(duì)列，各就緒隊(duì)列的進(jìn)程優(yōu)先級(jí)priority分別是0到49。9、為了模擬用戶動(dòng)態(tài)提交任務(wù)的過(guò)程，要求動(dòng)態(tài)創(chuàng)建進(jìn)程。進(jìn)入進(jìn)程調(diào)度循環(huán)后，每次按 ctrl+f即動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，然后將該 PCB插入就緒隊(duì)列中。按ctrl+q退出進(jìn)程調(diào)度循環(huán)。10、在進(jìn)程調(diào)度循環(huán)中，每次選擇優(yōu)先級(jí)最大的就緒進(jìn)程來(lái)執(zhí)行。將其狀態(tài)從就緒變?yōu)檫\(yùn)行，通過(guò)延時(shí)一段時(shí)間來(lái)模擬該進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片的過(guò)程，然后優(yōu)先級(jí)減半，生命周期減一。設(shè)計(jì)圖形用戶界面GUI，在窗口中顯示該進(jìn)程和其他所有進(jìn)程的PCB內(nèi)容。如果將該運(yùn)行進(jìn)程的生命周期不為0，則重新把它變?yōu)榫途w狀態(tài)，插入就緒隊(duì)列中；否則該進(jìn)程執(zhí)行完成，撤消其PCB。以上為一次進(jìn)程調(diào)度循環(huán)。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)<一）、需求分析1、采用一種熟悉的語(yǔ)言，如 C、PASCAL或C++等，編制程序，最好關(guān)鍵代碼采用C/C++，界面設(shè)計(jì)可采用其它自己喜歡的語(yǔ)言。2、采用多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度。3、要求動(dòng)態(tài)創(chuàng)建進(jìn)程。進(jìn)入進(jìn)程調(diào)度循環(huán)后，每次按ctrl+f即動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，然后將該P(yáng)CB插入就緒隊(duì)列中。按ctrl+q退出進(jìn)程調(diào)度循環(huán)。<二）詳細(xì)設(shè)計(jì)1、總體設(shè)計(jì)方案流程圖個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用開(kāi)始輸入按鍵提示Y按下Ctrl+F ? 調(diào)用創(chuàng)建進(jìn)程子函數(shù)NY按下Ctrl+R? 調(diào)用進(jìn)程調(diào)度子函數(shù)NN按下Ctrl+Q?Y停止調(diào)度2、創(chuàng)建進(jìn)程函數(shù)個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3、進(jìn)程調(diào)度函數(shù)從鄰接表中取一個(gè)優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)程 PCB延時(shí)一段時(shí)間，模擬進(jìn)程的進(jìn)行該進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)減半，生命周期減一N生命周期不為0？ 將進(jìn)程號(hào)歸還Y將該進(jìn)程的PCB插入到返回對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)的就緒隊(duì)列中4、使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)<一）、進(jìn)程的PCB結(jié)構(gòu)//進(jìn)程隊(duì)列節(jié)點(diǎn)(由于僅僅是模擬實(shí)驗(yàn)，這里無(wú)動(dòng)作 >structprocess{}。//進(jìn)程控制塊

PCBstructPCB{intpid。

//進(jìn)程標(biāo)識(shí)符stringstatus。

//進(jìn)程的狀態(tài)標(biāo)識(shí)，取值為“就緒

ready

”或“運(yùn)行run”intpriority。process*next。

//進(jìn)程優(yōu)先級(jí),0到49范圍內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。//進(jìn)程的隊(duì)列指針個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用intlife。 //進(jìn)程生命周期,1到5范圍內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)整數(shù)。voidoperator=(PCBp>//運(yùn)算符=重載{pid=p.pid。status=p.status。priority=p.priority。next=p.next。life=p.life。}}。//就緒隊(duì)列節(jié)點(diǎn)structreadyque{PCBpc。structreadyque*next。voidoperator=(readyquer> //運(yùn)算符=重載{pc=r.pc。next=r.next。}}。<二）、進(jìn)程調(diào)度類(lèi) threadmanager成員：classthreadmanager{private:boolpidarray[101]。 //“真”表示下標(biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)是空閑的，“假”表示下標(biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)已分配給某個(gè)進(jìn)程。structreadyqueadj[50]。//鄰接表public:threadmanager(>。

//構(gòu)造函數(shù)voidrun(>。boolnewpro(>。

//運(yùn)行進(jìn)程調(diào)度程序<對(duì)外的接口）//新建一個(gè)進(jìn)程的函數(shù)voidManage_Draw(>。 //進(jìn)程調(diào)度并將進(jìn)程調(diào)度的情況顯示在屏幕上voidDrawpro(intpriority>。 //畫(huà)出優(yōu)先級(jí)比正在運(yùn)行進(jìn)程優(yōu)先級(jí)低的其他進(jìn)程個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用}。六、主要功能模塊<一）、構(gòu)造函數(shù)threadmanager::threadmanager(>{inti。//初始化鄰接表for(i=0。i<50。i++>adj[i].next=NULL?！罢妗北硎鞠聵?biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)(1~100>是空閑的，“假”表示下標(biāo)對(duì)應(yīng)的進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)已分配給某個(gè)進(jìn)程。for(i=0。i<101。i++>pidarray[i]=true。 //剛開(kāi)始每個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)號(hào)都是空閑的。}<二）、運(yùn)行進(jìn)程調(diào)度程序。功能：監(jiān)聽(tīng)各個(gè)按鍵并作出相應(yīng)動(dòng)作voidthreadmanager::run(>{intc。srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)以當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始的隨機(jī)種子while(1>{// cout<<"請(qǐng)輸入要進(jìn)行的操作： Ctrl+f(新建進(jìn)程> Ctrl+r(開(kāi)始調(diào)度>Ctrl+q(停止調(diào)度>"<<endl。cout<<"Pleaseinputthekeyyouwanttodo"<<endl。cout<<" Ctrl+f(new thread>, Ctrl+r(start manager>Ctrl+q(stopmanager>"<<endl。//檢查當(dāng)前是否鍵盤(pán)輸入，若有則返回一個(gè)非

0值，否則返回

0if(!_kbhit(>>{c=_getch(>。

//_getch返回的是鍵的

asciiswitch(c>{case0x6://Ctrl+f(新建進(jìn)程>srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)以當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始的隨機(jī)種子個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用newpro(>。break。case0x12://Ctrl+r(開(kāi)始調(diào)度>Manage_Draw(>。break。case0x11://Ctrl+q(停止調(diào)度>。}}}}//進(jìn)程調(diào)度并將進(jìn)程調(diào)度的情況顯示在屏幕上voidthreadmanager::Manage_Draw(>{readyque*rq=NULL,*tmpr=NULL 。inti,j=0。cout<<"優(yōu)先級(jí)標(biāo)識(shí)符狀態(tài)標(biāo)識(shí)生命周期"<<endl。cout<<" prioritypid statuslife"<<endl。j=1。for(i=49。i>=0。i-->//找優(yōu)先級(jí)最大的進(jìn)程來(lái)執(zhí)行{if(adj[i].next!=NULL>// 當(dāng)對(duì)應(yīng)的就緒隊(duì)列不為空時(shí){rq=adj[i].next。 //從就緒隊(duì)列取出一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行。adj[i].next=rq->next。rq->pc.status="run"。Sleep(1500>。 //通過(guò)延時(shí)一段時(shí)間來(lái)模擬該進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片的過(guò)程.//畫(huà)優(yōu)先級(jí)cout<<" **"<<rq->pc.priority<<"**" 。//畫(huà)一次進(jìn)程的調(diào)度情況//1、畫(huà)正在運(yùn)行進(jìn)程的 PCB//設(shè)置下一個(gè)輸出文本的字體顏色：綠色SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE>,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_GREEN>。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用cout<<"--->**"<<rq->pc.pid<<"**"<<rq->pc.status<<"**"<<rq->pc.life<<"**"。//2、畫(huà)優(yōu)先級(jí)與正在運(yùn)行進(jìn)程相同的其他進(jìn)程的 PCB(如果有的話>設(shè)置下面輸出文本的字體顏色：白色SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE>,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_RED|FOREGROUND_GREEN|FOREGROUND_BLUE>。tmpr=adj[i].next。while(tmpr!=NULL>//當(dāng)對(duì)應(yīng)的就緒隊(duì)列不為空時(shí){cout<<"--->**"<<tmpr->pc.pid<<"**"<<tmpr->pc.status<<"**"<<tmpr->pc.life<<"**"。tmpr=tmpr->next。j++。if(j%3==0>cout<<endl<<" "。}cout<<endl。//3、畫(huà)出優(yōu)先級(jí)比正在運(yùn)行進(jìn)程優(yōu)先級(jí)低的其他進(jìn)程Drawpro(i>。(rq->pc.priority>/=2。 //優(yōu)先級(jí)減半(rq->pc.life>-=1。 //生命周期減一//如果該運(yùn)行進(jìn)程的生命周期不為0，則重新把它變?yōu)榫途w狀態(tài)，插入就緒隊(duì)列中if(rq->pc.life>0>{rq->pc.status="ready"。rq->next=adj[rq->pc.priority].next。adj[rq->pc.priority].next=rq。}else //否則將其進(jìn)程號(hào)歸還。pidarray[i]=true。break。//一次進(jìn)程調(diào)度循環(huán)結(jié)束。}//endofif}//endofforcout<<"onetimemanagerhavefinish!"<<endl<<endl。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用}//畫(huà)出優(yōu)先級(jí)比正在運(yùn)行進(jìn)程優(yōu)先級(jí)低的其他進(jìn)程voidthreadmanager::Drawpro(intpriority> //priority記錄正在運(yùn)行進(jìn)程的優(yōu)先級(jí){readyque*rq=NULL。intj。for(inti=priority-1。i>=0。i-->{rq=adj[i].next。if(rq!=NULL>{//畫(huà)優(yōu)先級(jí)cout<<" **"<<i<<"**" 。j=0。while(rq!=NULL>//當(dāng)對(duì)應(yīng)的就緒隊(duì)列不為空時(shí){cout<<"--->**"<<rq->pc.pid<<"**"<<rq->pc.status<<"**"<<rq->pc.life<<"**" 。rq=rq->next。j++。if(j%3==0>cout<<endl<<" "。}cout<<endl。}}}//新建一個(gè)進(jìn)程的函數(shù)boolthreadmanager::newpro(>{structreadyque*t=NULL。srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函數(shù)產(chǎn)生一個(gè)以當(dāng)前時(shí)間開(kāi)始的隨機(jī)種子for(inti=1。i<101。i++>{if(pidarray[i]==true>//找一個(gè)空的進(jìn)程號(hào){個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用t=newreadyque。t->pc.pid=i。pidarray[i]=false。//宣布該進(jìn)程號(hào)已被使用。t->pc.status="ready"。t->pc.priority=rand(>%50。//隨機(jī)產(chǎn)生優(yōu)先級(jí)

<隨機(jī)域?yàn)?~49）。t->pc.next=NULL。t->pc.life=rand(>%5+1。 //隨機(jī)產(chǎn)生生命周期 <隨機(jī)域?yàn)?~5）。t->next=adj[t->pc.priority].next。adj[t->pc.priority].next=t。//將新建的進(jìn)程的PCB插入就緒隊(duì)列returntrue。//創(chuàng)建進(jìn)程成功}}returnfalse。//找不到空的進(jìn)程號(hào)，創(chuàng)建進(jìn)程失敗}七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析<一）、新建進(jìn)程連續(xù)15次按下Ctrl+F鍵后新建15個(gè)進(jìn)程：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<二）、開(kāi)始調(diào)度每按一次Ctrl+R將進(jìn)行一次進(jìn)程調(diào)度：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<三）、在一次進(jìn)程調(diào)度完成后按下 Ctrl+F將新建一個(gè)進(jìn)程：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用從上