多级反馈队列调度算法的实现

1、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，

2、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、

3、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。(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

4、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 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

5、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 En

6、Queue(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：检查队列是否为空注：4 个队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 fun

7、ction(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 intjobnum;/任务号intarrivetime;/到达时间intburst;/运行时间intretime;/响应时间intleavetime;/离开时间introundtime;/周转时间intruntime;/已运行时间;/ 任务

8、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

9、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

10、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(Link

11、Queue* 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

12、 6 43 9 12测试二： 测试数据：2 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

13、，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， 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， 任务，我觉得这样更好。CPU马上分配给新到达的任务，CPU 马上分配给新到达的当然，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 *PeekQueue（LinkQueue& HQ） ，这是与队列的原基础功能函数有所区别， 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。ElemType它需要的是返回元素指针 （Job*），多级反馈队列调度算法是操作系统中CPU 处理机

14、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

15、;/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)&EmptyQu

16、eue(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;elseHQ.rear=HQ.rear-next=newptr;ElemType OutQueue(LinkQueue& HQ)if (HQ.front=NULL) cerrQ

17、ueue 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)endl;exit(1);if (HQ.front=NULL) cerrdata;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;if(t-runt