多级反馈队列调度算法的实现.doc

学生实习报告 课程名称_ 数据结构与数据处理应用训练 题目名称 多级反馈队列调度算法的实现 学生学院 计算机与计算科学 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2012 年 2 月 16 日多级反馈队列调度算法的实现 【摘要】 多级反馈队列调度算法是操作系统中CPU处理机调度算法之一，该算法既能使高优先级的进程（任务）得到响应又能使短进程（任务）迅速完成。UNIX操作系统便采取这种算法，而本次试验就是试用C语言模拟某多级反馈队列调度算法。本次试验中前三级就绪队列采用时间片轮转法，时间片大小分别为2、4和8，最后一级就绪队列采用FIFO调度，将任务进入多级队列进行模拟，任务从优先级高的队列到优先级地的队列的顺序逐一进入，还用了算法支持抢占式，最后完成模拟，得到各个任务先后完成的顺序，还有得到各个任务的响应时间、离开时间、周转时间。 【关键词】 队列 优先级 任务 时间 1 内容与要求【内容】 多级反馈队列调度算法是操作系统中CPU处理机调度算法之一，该算法既能使高优先级的进程（任务）得到响应又能使短进程（任务）迅速完成。UNIX操作系统便采取这种算法，本次试验就是试用C语言模拟某多级反馈队列调度算法，通过输入任务号、到达时间、运行时间，求出任务完成的先后顺序以及各个任务的响应时间、离开时间、周转时间。【要求】多级反馈队列调度算法描述：1、该调度算法设置四级就绪队列：前三级就绪队列采用时间片轮转法，时间片大小分别为2、4和8；最后一级就绪队列采用FIFO调度。2、任务在进入待调度的队列等待时，首先进入优先级最高的队列等待。3、首先调度优先级高的队列中的任务。若高优先级中队列中已没有调度的任务，则调度次优先级队列中的任务，依次类推。4、对于同一个队列中的各个任务，按照队列指定调度方法调度。每次任务调度执行后，若没有完成任务，就被降到下一个低优先级队列中。5、在低优先级的队列中的任务在运行时，又有新到达的任务，CPU马上分配给新到达的任务。（注：与原来的题目不同，原题是在低优先级的队列中的任务在运行时，又有新到达的任务时，要在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的任务，而本题不需要在运行完这个时间片，即正在进行的任务立刻停止，CPU马上分配给新到达的任务）6、为方便实现，时间以1为单位，用整数数据表示；且每个时间点，最多只有一个任务请求服务（即输入）。2 总体设计2.1 算法总体思路：这是建立在一个时间轴上的，即时刻，一个一个时刻（时间点）进行。 2.1.1 主函数思路：先初始化所有队列，再输入任务个数，如果输入个数为0，则重新输入，然后输入各个任务的信息，即任务号、到达时间、运行时间，再当时刻到任务的到达时间时，就创建任务，然后运行任务，时刻自动加1 ，创建任务与运行任务进行循环，直到所有任务进行完或所有队列为空才跳出循环，最后清空所有队列。2.1.2 功能函数思路：void create(LinkQueue* x,Job job)：使任务的已运行时间为0，再使任务进入第一个队列。void function(LinkQueue* x, int timing)：四个队列从第一个到第四个，即从最高优先级开始，任务在4个队列中逐个进行，根据任务是否为第一次执行，求出响应时间，任务完成时，求出离开时间和周转时间输出信息，在前3个队列，如果任务刚完成一个就绪队列的时间片，就降低优先级，使任务进入下一个队列。2.2 功能模块介绍：void main ()函数功能：主函数void InitQueue(LinkQueue& HQ)：队列的初始化void EnQueue(LinkQueue& HQ,ElemType item) 函数功能：向队列中插入一个元素ElemType OutQueue(LinkQueue& HQ) 函数功能：从队列中删除一个元素 ElemType *PeekQueue(LinkQueue& HQ) 函数功能：读取队首元素bool EmptyQueue(LinkQueue& HQ) 函数功能：检查队列是否为空void ClearQueue(LinkQueue& HQ) 函数功能：清除链队中的所有元素，使之变为空队void create(LinkQueue* x,Job job) 函数功能：创建任务。void function(LinkQueue* x, int timing) 函数功能：任务运行。2.3 输入输出输入：任务号 到达时间 运行时间输出：任务号 响应时间 离开时间 周转时间、2.4 文件介绍main.cpp:主函数的存放，功能函数的调用。queue.h:队列的各个基本功能函数，任务的创建函数与运行函数。3 详细设计3.1存储结构描述struct Job int jobnum; /任务号 int arrivetime; /到达时间 int burst; /运行时间 int retime; /响应时间 int leavetime; /离开时间 int roundtime; /周转时间 int runtime; /已运行时间;/任务的存储结构typedef Job ElemType;/任务的类型定义struct LNodeElemType data;/值域LNode* next;/链接指针域;struct LinkQueueLNode* front;/队首指针LNode* rear;/队尾指针;3.2 参数说明timing是时刻，时间轴；Job *jobing：任务数组（动态分配）int leatime4;/时间片大小到达时间：任务请求的时刻运行时间：任务运行完需要的时间响应时间：任务从到达时间到任务第一次执行的时间差周转时间：任务从开始请求（到达时间）到任务完成离开的时间已运行时间：任务已运行的时间离开时间：任务运行完后离开队列的时刻3.3 具体算法void InitQueue(LinkQueue& HQ)算法：队首队尾设置为空。void EnQueue(LinkQueue& HQ,ElemType item)算法：得到一个新结点，把item的值赋给新结点的值域，再把新结点的指针域置空，若链队为空，则新结点既是队首又是队尾，若链队非空，则新结点被链接到队尾并修改队尾指针。ElemType OutQueue(LinkQueue& HQ)算法：若链队为空则中止运行，暂存队首元素以便返回，暂存队首指针以便收回队首节点，使队首指针指向下一个结点，若删除后链队为空，则使队尾指针为空，然后回收原队首节点，返回被删除的队首元素。ElemType *PeekQueue(LinkQueue& HQ)算法：若链队为空则中止运行，返回队首元素指针（Job*）。bool EmptyQueue(LinkQueue& HQ)算法：判断队首或队尾任一个指针是否为空即可。void ClearQueue(LinkQueue& HQ)算法：队首指针赋给p，依次删除队列中的每个结点，然后循环结束后队首指针已经变空，置队尾指针为空。void create(LinkQueue* x,Job job)算法：使任务的已运行时间为0，再使任务进入第一个队列。void function(LinkQueue* x, int timing) 算法：将4个队列设为循环，从第一个队列开始到第四个队列逐个进行以下操作。判断队列是否为空，当队列不为空时，则继续，若该队列的已运行时间为1并且时刻已等于或大于任务的到达时间，即判断任务是否为第一次执行，若是，求出任务响应时间=当前时刻-任务到达时间，即发出请求到任务开始的时间差。如果运行完，求出任务离开时间=当前时刻+1，周转时间=离开时间-到达时间，输出任务信息，再判断该任务是否完成该队列的时间片，若是，则降低优先级，任务进入下一级队列。所有队列遍历完，任务均完成，循环结束。4 程序测试测试一：测试数据：1 0 82 6 43 9 12测试二：测试数据：1 0 72 5 43 7 134 12 9测试三：当输入错误，输入任务个数是0，重新输入测试数据：1 0 72 5 43 7 134 12 9测试四：测试数据：1 1 52 4 2测试五：测试数据：1 2 82 3 23 7 54 9 105 14 6选作（同个时间点多个任务请求）测试六：测试数据：1 2 32 2 43 6 94 6 75 总结 这次实验用了多级反馈队列调度算法，这个算法我们没有学过，所以理解有点困难，但是，这个算法中涉及到了队列，它是队列的升级，是多级队列，因此，我在此不仅学到了新的知识，还是对数据结构中队列部分的熟悉与加深，更好的掌握了队列知识。这次实验我的题目与原题有点差别，在低优先级的队列中的任务在运行时，又有新到达的任务，那么在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的任务，即算法支持抢占式，但我的程序确是在新到达的任务，那么这个任务立即中止，CPU马上分配给新到达的任务，我觉得这样更好。当然，这次编程中遇到过许多困难，比如存储结构顺序的错误，又比如ElemType *PeekQueue(LinkQueue& HQ)，这是与队列的原基础功能函数有所区别，它需要的是返回元素指针（Job*），我原来返回的是元素，后来经过调试，错误提示，才改正确等等。多级反馈队列调度算法是操作系统中CPU处理机调度算法之一，该算法既能使高优先级的进程（任务）得到响应又能使短进程（任务）迅速完成。UNIX操作系统便采取这种算法。现实中，我们在计算机中打开各种程序，就是多级反馈队列调度算法的应用，这次是我们对操作系统操作的模拟，与实际相联系，增加了趣味性。这次是我们第一次接触操作系统，对操作系统原理有了一定的了解，为我们将来学习操作系统打下了基础。参考文献/ask/question.php?id=1985/view/290c15293169a4517723a350.html/u/20120213/14/642df43b-1fe4-4091-91d5-6d26cbaa591c.html数据结构实用教程附录main.cpp#include#include#include #include queue.hvoid main () LinkQueue* x; int n,i; int timing=0;/时刻 Job *jobing;/任务数组（动态分配） x = (LinkQueue*)malloc(sizeof(LinkQueue)*5); for(i=1; i=4; i+)/初始化所有队列InitQueue(xi); cout请输入任务个数：n; if(n=0) cout没有任务，请重新输入n; jobing = new Jobn;/动态空间分配 cout请输入各个任务信息：endl; cout任务号 到达时间 运行时间endl; for(i=0;ijobingi.jobnumjobingi.arrivetimejobingi.burst; i=0; while(i!=n|!(EmptyQueue(x1)&EmptyQueue(x2) & EmptyQueue(x3)& EmptyQueue(x4) while(timing=jobingi.arrivetime) create(x,jobingi);/创建任务 i+; function(x,timing);/任务运行 timing+; for(i=1; idata=item; newptr-next=NULL; if (HQ.rear=NULL) HQ.front=HQ.rear=newptr; else HQ.rear=HQ.rear-next=newptr;ElemType OutQueue(LinkQueue& HQ) if (HQ.front=NULL) cerrQueue NULL.data; LNode* p=HQ.front; HQ.front=p-next; if (HQ.front=NULL) HQ.rear=NULL; delete p; return temp; ElemType *PeekQueue(LinkQueue& HQ) if (HQ.front=NULL) cerr队列为空无首元素。data; bool EmptyQueue(LinkQueue& HQ) return HQ.front=NULL;void ClearQueue(LinkQueue& HQ) LNode* p=HQ.front; while(p!=NULL) HQ.front=HQ.front-next; delete p; p=HQ.front; HQ.rear=NULL;void function(LinkQueue* x, int timing)/任务运行 int leatime4;/时间片的大小 leatime0=0; leatime1=2; leatime2=6; leatime3=14; Job *t=NULL; int i=1; while(iruntime+;/已运行时间+1 if(t-runtime=1&timing=t-arrivetime)t-retime=timing - t-arrivetime;