1423.处理机调度模拟程序-----操作系统课程设计

1、课程设计书系别：计 科系专业：计算机科学与技术班级:题目：处理机调度模拟程序教师:姓名:.设计题目处理机调度模拟程序选择一个调度算法，实现处理机调度、设计要求编写一个进程调度程序，允许多个进程共行的进程调度程序。 进程调度算法采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给 优先数最高的进程）和先来先服务算法。每个进程有一个进程控制 块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、 到达时间、需要运行时间、已用 CPLW间、进程状态等等。进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可 以由随机数产生）。进程的到达时间为输入进程的时间。进程的 运行时间以时间片为单位进行计算。每

2、个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（ Rur）、或完成F （Finish ）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片，用已占用 CPU时间 加1来表示。如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后 进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还 需要继续运行，此时应将进程的优先数减 1 （即降低一级），然后 把它插入就绪队列等待CPU每进行一次调度程序都打印一次运行 进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB,以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止1 进程调度算法包括：时间片轮转法，短作业

3、优先算法，动 态优先级算法。2可选择进程数量3本程序包括三种算法，执行时在主界面选择算法（可用函 数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随 机函数产生），执行，显示结果。三. 设计目的在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进 程可能有若干个。也就是说能运行的进程数大于处理机个数。为21 了使系统中的进程能有条不紊地工作，必须选用某种调度策略， 选择一进程占用处理机。要求学生设计一个模拟处理机调度算法, 以巩固和加深处理机调度的概念。四. 设计分析1、实现原理首先，编写一个进程调度类Main_PCB, 一个进程信 PCB_block可以创建进程控制块(PCB)表示。进

4、程控制块可以 包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已 用CPU时间、进程状态等等。对应成员变量是pcb_Name;pcb_ID;i nt pcb_Pro; PCB_Begi ntime(); pcb_Needtime; pcb_Spendtime; pcb_Finishtime;Stringpcb_Statue;成员方法是pcb_Work ();可以实例化多个包含相同信息的进程，一个线程 类Work允许多个进程共行的进程调度创建各自的模拟任务，由 process_Create(int Process_ProcessNum) 方法实现创建 Process_ProcessNu m

5、 个进程。接着，编写进程调度算法(1) 最高优先数优先的调度算法 HIGH_method()(这里采用 把处理机分配给优先数最高的进程)；(2) 先来先服务算法FIFS_method()。以上，两个方法都是Main_PCB的成员方法，由Main_PCB勺主调函 数main ()调用call ()方法进行调用。进程的优先数及需要的运行时间这里由由随机数产生。进程 的到达时间为创建进程的时间。进程的运行时间以时间片为单位 进行计算。每个进程的状态可以是就绪 W( Wait)、运行R (Run)、或 完成F (Finish )三种状态之一。这里采用线程的睡眠 sleep () 方法实现，最后通过进程

6、的开始时间、执行时间和结束时间，观 察进程的执行过程。2、程序执行过程(1)开始执行Main_PCB主调方法main();22(2) 调用方法 process_Create(ProcessNum)创建 ProcessNum个进程一调用 call(method)方法；(a) 如果method =1执行FIFS_method()先来先服务算法，接 着执行创建进程的个子作业线程；(b) 如果method =2执行HIGH_method()最高优先数优先的调 度算法，接着执行创建进程的个子作业线程(3) 输出程序执行的开始，和结束时间。234、实现类图Main_PCBVariable processI

7、D ProcessNumTimePcb_Que excuteQueue processNamePCB_block pcb_Begi ntime pcb_ Fini shtime pcb_ID pcb_Name pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime pcb_Needtime+ pcb_Work()+ main ()+ call ()+ HIGH_method () +FIFS_method ()+ process_Create () + printSign ()5、实现用到的数据结构根据类图可以分析出所采用的数据结构有：(1) 队列主要完成FIFS_met

8、hod ()算法，进程的先来先 服务；Process。ProcesslProcessN(2) 堆栈主要完成方法的调用时，先调用的后执行;24FIFS_method ()call ()main ()(3) 数组采用链表主要用来记录进程创建时的信息，为以后观察其创建的初值、 运行过程和执行结果；采用链表数组的好处是可以实现数组的长度动态变化；五. 程序代码Main_PCB 如下：package PCB_c on;import java .Ian g.*;import java .Ian g.Object;import java.io.*;import java.util.*;public clas

9、s Main_PCB public static int variable;25 public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new in tPcb_Que .len gth;/public static in t sort = new in tProcessNum;publ

10、ic static Strin g processName = new Strin gProcessNum;public static in tprocessld = new in tProcessNum;public static in t processPro =new in tProcessNum;public static in t processBt= new in t2ProcessNum;public static in t processSpt =new in tProcessNum;public static in t processNt =new in tProcessNu

11、m;public static in t processFt =new in tProcessNum;public static String processSta = new Strin gProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parselnt(args0); 命令行输入创建进程的 个数；/int callMethod=Integer.parseInt(args0); 命令行输入调

12、用的算法FIFS值为1或优先级值为2;printSign();System.out.println(” 创建的进程数量是：+ProcessNum);System.out.println();process_Create(ProcessNum);call(1);call(2);/call 方法static void call(int callmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println(”没有进程的调度算法被执行！);最高优先数优先调度public stat

13、ic void HIGH_method()26System.out.pri ntl n();System.out.println(”);System.out.println(”最高优先数算法被调度 );System.out.println(”);System.out.println(” 公共变量的初值是：+variable);in t sort = new in tProcessNum;for(i nt i=0;isorten gth;i+)sorti=processProi;for(i nt i=0;isorten gth;i+)int temp;for(i nt j=0;jsort .le

14、n gth-1;j+)if(sortjsortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println(” 优先级排序：);for(i nt i=0;isort .len gth;i+)System.out.pri ntl n( sorti);System.out.pri ntl n();System.out.println(”进程被执行的顺序为：”)；for(i nt i=0;isort .len gth ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jvprocessPr o.len gt

15、h-1 )j+;System.out.println(Step +i+:执行+processNamej);int sleeptime =(i nt)(Math.ra ndom()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime);processWki.ru n();System.out.println(” 公共变量的当前值是：+variable);/先来先服务调度方法27public static void FIFS_method()System.out.pri ntl n();System.out.println(”);System.out.println(

16、”先来先服务算法被调度 );System.out.println(”);System.out.println(”进程被执行的顺序为：”)；for(i nt i=0; iexcuteQueue .len gth;i+)int j=0;while(excuteQueuei!=processldj ) if(jprocessId .len gth-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej); /processWki.run();processWkj.workMethod(j) ;输出标志static void printSign()Sys

17、tem.out.pri ntl n(););System.out.pri ntl n(*System.out.pri ntl n(Process11*”);11*”System.out.pri ntl n(); /进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum;in t proID = new in tPcb_Que.le ngth;System.out.pri ntln(”进程刚被创建是的信息如下：);System.out.pr

18、intln();for(int i=0;iPcb_Que.length;i+)PCB_block Process =new PCB_block();processID = i;Process.pcb_Name =process+i;Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(i nt) (Math.ra ndom()*100);Process.pcb_Needtime =(i nt)( Math.ra ndom()*1000);28Process.pcb_Spe ndtime =0;Process.pcb_Begi ntime.mi nute = Time.g

19、etMi nu tes();Process.pcb_Begi ntime.sece nd = Time.getSec on ds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth exte nds Workpublic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.pri ntl n( Process+id+: Start runnin g!);System.out.pri ntl n();Date date1 = new Date();Sy

20、stem.out.println(” 开始时间：+(date1.toStri ng().substri ng( 10,20);/*帮助调试线程的执行* try * wait();catch(Exception e)System.out.pri ntln (Process+processlD+有异常：+e.toStri ng();*/int sleeptime =sletim;System.out.pri ntln (sleep time+sleeptime);for(i nt i =0;i20;i+)variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep

21、(sleeptime);catch(Exception e)System.out.pri ntln( e.toStri ng();System.out.pri ntln( Process+id+: Fini shed!);Date date2 = new Date();System.out.println(” 结束时间：+(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println(” 执行后的公共变量是：+variable);System.out.println();29Process.pcb_Work =new ProMeth();记录进程的

22、信息到数组processNamei=Process.pcb_Name; processProi=Process.pcb_Pro;processIdi= Process.pcb_ID; processSpti=Process.pcb_Spe ndtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work; processBt0i=Process.pcb_Beg in time. minu te; processBt1i=Process.pcb_Beg in t

23、ime.sece nd;Pcb_Quei = Process;System.out.println(”#Process+i+刚创建时的信息 PCB#);System.out.pri ntl n();System.out.pri ntl n(”Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.pri ntl n(”createTime:+Time.toStri ng();System.out.pri ntl n(”ID:+Pcb_Quei.pcb_ID);System.out.pri ntl n(”Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);Syste

24、m.out.pri ntln(”Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.pri ntl n(”Spen dtime:+Pcb_Quei.pcb_Spe ndtime );System.out.pri ntln (”curre nt status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.pri ntl n();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID; /被创建进程的存贮数组public static void store_ProcessInfoArray()进程信息类class PCB_b

25、lock30String pcb_Name;in t pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begi ntime pcb_Begi ntime= new PCB_Begi ntime();int pcb_Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();进程工作的线程class Work exte nds Threadpublic void run()public static void main(String args)int var=0;Work p=

26、 new Work();System.out.pri ntl n();p.workMethod();p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(i nt sletim)try sleep(sletim);catch(Exception e)System.out.pri ntln( e.toStri ng();void workMethod(i nt id,i nt sletim)class PCB_Begi ntimeint minute;int secend;31先来先服务调度方法:public static void FIFS_me

27、thod()System.out.pri ntl n(););System.out.println(”);System.out.println(”先来先服务算法被调度System.out.println(”);System.out.println(”进程被执行的顺序为：”)；for(i nt i=0; iexcuteQueueen gth;i+) int j=0;while(excuteQueuei!=processldj ) if(jprocessIden gth-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej); /processWk

28、i.run();processWkj.workMethod(j) ;/输出标志static void printSign()System.out.println(*););System.out.pri ntl n( *ProcessSystem.out.pri ntl n(*);System.out.pri ntl n();Process.pcb_Work =new ProMeth();/记录进程的信息到数组processNamei=Process.pcb_Name; processProi=Process.pcb_Pro;processIdi= Process.pcb_ID; process

29、Spti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work;processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute;32processBt1i=Process.pcb_Begi ntime.sece nd;Pcb_Quei = Process;System.out.println(”#Process+i+冈U 仓U 建时的信息PCB#);System.out.pri ntl n();Sys

30、tem.out.pri ntl n(”Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.pri ntl n(”createTime:+Time.toStri ng();System.out.pri ntl n(”ID:”+Pcb_Quei.pcb_ID);System.out.pri ntl n(”Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.pri ntl n(”Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.pri ntl n(”Spen dtime:+Pcb_Quei.pcb_Spe ndtime );

31、System.out.pri ntln (”curre nt status:+Pcb_Quei.pcb_Statue);System.out.pri ntl n();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID;/被创建进程的存贮数组public static void store_ProcessInfoArray()/进程信息类class PCB_blockString pcb_Name;in t pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begi ntime pcb_Begi ntime= new PCB_Begi ntime();int

32、pcb_Needtime;int pcb_Spendtime;int pcb_Finishtime;String pcb_Statue;Work pcb_Work = new Work();33/进程工作的线程class Work exte nds Threadpublic void run()public static void main( Stri ng args) int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod();p.workMethod(var);void workMethod()void workMet

33、hod(int sletim)try sleep(sletim);catch(Exception e) System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)/时间的分和时类class PCB_Begi ntimeint minute;int secend;部分程序代码：package PCB_con;import java.lang.*;import java.lang.Object;import java.io.*;import java.util.*;public class Main_PCB public

34、 static int variable;34public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum;public static int excuteQueue=new in tPcb_Queen gth;/public static in t sort = new in tProcessNum;/被创建进程的存贮数组public static

35、Strin g processName = new Strin gProcessNum;public static in tprocessld = new in tProcessNum;public static in t processPro =new in tProcessNum;public static in t processBt= new in t2ProcessNum;public static in t processSpt =new in tProcessNum;public static in t processNt =new in tProcessNum;public s

36、tatic in t processFt =new in tProcessNum;public static String processSta = new Strin gProcessNum;public static Work processWk = new WorkProcessNum;/主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parselnt(args0); 命令行输入创建进程的个 数；/int callMethod=Integer.parselnt(args0); 命令行输入调用的算法 FIFS

37、值为1或优先级值为2；printSign();System.out.println(” 创建的进程数量是：+ProcessNum);System.out.println();process_Create(ProcessNum);call(1);call(2);/call 方法static void call(int callmeth)if (callmeth=1) FIFS_method();else if (callmeth=2) HIGH_method();elseSystem.out.println(”没有进程的调度算法被执行！)；/最高优先数优先调度public static void

38、 HIGH_method()35System.out.pri ntl n();System.out.println(”);System.out.println(”最高优先数算法被调度 );System.out.println(”);System.out.println(” 公共变量的初值是：+variable);in t sort = new in tProcessNum;for(i nt i=0;isorten gth;i+) sorti=processProi;for(i nt i=0;isort .len gth;i+)int temp;for(i nt j=0;jsort .len g

39、th-1;j+) if(sortjsortj+1) temp=sortj; sortj=sortj+1; sortj+1=temp;System.out.println(” 优先级排序：);for(i nt i=0;isort .len gth;i+)System.out.pri ntl n( sorti);System.out.pri ntl n();System.out.println(”进程被执行的顺序为：”)；for(i nt i=0;isort .len gth ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jvprocessPr o.len g

40、th-1 )j+;System.out.println(Step+i+:执行+processNamej);int sleeptime =(i nt)(Math.ra ndom()*10000); processWkj.workMethod(j,sleeptime);processWki.ru n();System.out.println(” 公共变量的当前值是：+variable);36进程创建方法static void process_Create(i nt Process_ProcessNum)PCB_block Pcb_Que =n ew PCB_blockProcess_Process

41、Num;in t proID = new in tPcb_Que.le ngth;System.out.pri ntl n(”进程刚被创建是的信息如下：);System.out.println();for(i nt i=0;iPcb_Que.le ngth;i+)PCB_block Process =new PCB_block();processID = i;Process.pcb_Name =process+i;Process.pcb_ID =10*i;Process.pcb_Pro =(i nt) (Math.ra ndom()*100);Process.pcb_Needtime =(i

42、nt)( Math.ra ndom()*1000);Process.pcb_Spe ndtime =0;Process.pcb_Begi ntime.mi nute = Time.getMi nu tes(); Process.pcb_Begi ntime.sece nd = Time.getSec on ds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth exte nds Workpublic void run()public void workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.ou

43、t.println(Process+id+:Start running!);System.out.println();Date date1 = new Date();System.out.println(” 开始时间：+(date1.toString().substring( 10,20);/*帮助调试线程的执行* try * wait();catch(Exception e)System.out.pri ntln (Process+processlD+有异常：+e.toStri ng();*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep tim

44、e+sleeptime);for(i nt i =0;i20;i+)variable=variable+i;37try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exceptio n e)System.out.println(e.toString();System.out.pri ntln( Process+id+: Fi nished!); Date date2 = new Date();System.out.println(结束时间：+(date2.toString().substring( 10,20);System.out.println(” 执

45、行后的公共变量是：+variable);System.out.pri ntl n();六、执行结果和结果分析*Process*创建的进程数量是：5进程刚被创建是的信息如下：#Process0 刚创建时的信息 PCB#Name:process0createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005ID:0Needtime:164Pro:9Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process1 刚创建时的信息 PCB#Name:process1createTime:Thu Dec 15 15:41:14 CST 2005ID:1038Needtime:636Pro:11Spen dtime:0curre nt status:Wait#Process2 刚创建时的信息 PCB#Name:process2createTime:Th