1423.处理机调度模拟程序-----操作系统课程设计.doc

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：一 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。二、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 CPU时间、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

2、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。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

3、业优先算法，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。进程

4、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;intpcb_Pro;PCB_Begintime();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_ProcessNum个进

5、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的主调函数 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，最后通过进程的开始时

6、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。3、实现原理图开始执行类 Main_PCB 的主调研方

7、法main()创建num 个进程依此命名为 process0,process1,等调用 call(method) 方法Method=1Method=2判断 method 的值执行 FIFS_method()输出出错提示执行 HIGH_method()输出结果结束234、 实现类图Main_PCBVariableprocessIDProcessNumTimePcb_QueexcuteQueueprocessName+ main+ call+HIGH_method+FIFS_method+process_Create+printSign.PCB_blockpcb_Begintimepcb_Fini

8、shtimepcb_IDpcb_Namepcb_Needtimepcb_Needtimepcb_Needtimepcb_Needtime+ pcb_Work()Work+ main()+run()+workMethod()5、实现用到的数据结构（1）FIFS_method（）算法，进程的先来先服务；Process0Process1.ProcessN224入栈出栈FIFS_method（）FIFS_method （）call （）call（）main（）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

9、度动态变化；Ararry1HeadlinkDate1Date2DateNArarry2Head五程序代码Main_PCB 如下 ：package PCB_con;import java.lang.*;import java.lang.Object;import java.io.*;import java.util.*;public class Main_PCB public static int variable;25public static int processID ;public static int ProcessNum=5;public static Date Time =new

10、Date();public static PCB_block Pcb_Que = new PCB_blockProcessNum; public static int excuteQueue=new intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;public static String processName = new StringProcessNum; public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new

11、intProcessNum; public static int processBt= new int2ProcessNum; public static int processSpt =new intProcessNum; public static int processNt =new intProcessNum; public static int processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum; public static Work processWk = new W

12、orkProcessNum;/主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入创建进程的个数；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/命令行输入调用的算法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);/c

13、all 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 HIGH_method()26System.out.println();System.out.println(-);System.out.println(- 最高优先数算法被调度-);System.out.println(-);System.out.pr

14、intln( 公共变量的初值是： +variable); int sort = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jsort.length-1;j+)if(sortjsortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 优先级排序：) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println

15、(sorti);System.out.println();System.out.println( 进程被执行的顺序为：);for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;System.out.println(Step +i+: 执行 +processNamej); int sleeptime =(int)(Math.random()*10000); processWkj.workMethod(j,sleeptime) ; /processWki.run();S

16、ystem.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.println();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(int i=0; iexcuteQueue.length;i+)int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj )if(jproces

17、sId.length-1 )j+;System.out.println(Step+i+: 执行 +processNamej);/processWki.run();processWkj.workMethod(j) ;/输出标志static void printSign()System.out.println(*);System.out.println(*Process*);System.out.println(*);System.out.println();/进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)PCB_block Pcb

18、_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum;int proID = new intPcb_Que.length;System.out.println( 进程刚被创建是的信息如下： ); System.out.println();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 =(int) (Math.random()*100

19、) ; Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000);28Process.pcb_Spendtime =0;Process.pcb_Begintime.minute = Time.getMinutes(); Process.pcb_Begintime.secend = Time.getSeconds(); Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpublic void run()publicvoid workMethod(int id,int sletim)System.out.p

20、rintln();System.out.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.println(Process+processID+有异常：+e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out

21、.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+)variable=variable+i;try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );System.out.println(Process+id+: Finished!);Date date2 = new Date();System.out.println( 结束时间： +(date2.toString().substring( 10,20);System.o

22、ut.println( 执行后的公共变量是： +variable); System.out.println();29Process.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;processSpti=Process.pcb_Spendtime;processNti=Process.pcb_Needtime;processStai=Process.pcb_Statue;processWki=Proces

23、s.pcb_Work;processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute;processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println( #Process+i+ 刚创建时的信息 PCB# ); System.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println(createTime:+Time.toString() );System.out.println(ID:+Pcb

24、_Quei.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println( Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro ); System.out.println(Spendtime:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue); System.out.println();proIDi = Pcb_Quei.pcb_ID ;excuteQueue = proID; / 被创建进程的

25、存贮数组public static void store_ProcessInfoArray()/进程信息类class PCB_block30String pcb_Name;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= new PCB_Begintime(); 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 extends Threadpublic vo

26、id run()public static void main(String args)int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod();p.workMethod(var);void workMethod()void workMethod(int sletim)try sleep(sletim);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)class PCB_Begintimeint m

27、inute;int secend;31先来先服务调度方法：public static void FIFS_method()System.out.println();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(int i=0; iexcuteQueue.length;i+)int j=0;while(excuteQueuei!=processIdj )if(jprocessId.length-1 )j+;System

28、.out.println(Step+i+: 执行 +processNamej);/processWki.run();processWkj.workMethod(j) ;/ 输出标志static void printSign()System.out.println(*);System.out.println(*Process*);System.out.println(*);System.out.println();Process.pcb_Work =new ProMeth();/ 记录进程的信息到数组 processNamei=Process.pcb_Name; processProi=Proc

29、ess.pcb_Pro;processIdi= Process.pcb_ID; processSpti=Process.pcb_Spendtime; processNti=Process.pcb_Needtime; processStai=Process.pcb_Statue; processWki=Process.pcb_Work; processBt0i=Process.pcb_Begintime.minute;32processBt1i=Process.pcb_Begintime.secend;Pcb_Quei = Process;System.out.println(#Process+

30、i+ 刚 创 建 时 的 信 息PCB# );System.out.println();System.out.println(Name:+Pcb_Quei.pcb_Name);System.out.println( createTime:+Time.toString() ); System.out.println(ID:+Pcb_Quei.pcb_ID);System.out.println(Needtime:+Pcb_Quei.pcb_Needtime);System.out.println(Pro:+Pcb_Quei.pcb_Pro );System.out.println(Spendti

31、me:+Pcb_Quei.pcb_Spendtime );System.out.println( current status:+Pcb_Quei.pcb_Statue); System.out.println();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;int pcb_ID;int pcb_Pro;PCB_Begintime pcb_Begintime= n

32、ew PCB_Begintime(); int 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 extends Threadpublic void run()public static void main(String args)int var=0;Work p= new Work();System.out.println();/p.workMethod();p.workMethod(var);void wor

33、kMethod()void workMethod(int sletim)trysleep(sletim);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );void workMethod(int id,int sletim)/ 时间的分和时类class PCB_Begintimeint 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 cl

34、ass Main_PCB public 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 intPcb_Que.length;/public static int sort = new intProcessNum;/ 被创建进程

35、的存贮数组public static String processName = new StringProcessNum; public static intprocessId = new intProcessNum;public static int processPro =new intProcessNum; public static int processBt= new int2ProcessNum; public static int processSpt =new intProcessNum; public static int processNt =new intProcessN

36、um; public static int processFt =new intProcessNum;public static String processSta = new StringProcessNum; public static Work processWk = new WorkProcessNum;/ 主调方法public static void main(String args)/int ProcessNum=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输入创建进程的个数；/int callMethod=Integer.parseInt(args0);/ 命令行输

37、入调用的算法 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p

38、ublic static void HIGH_method()35System.out.println();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); int sort = new intProcessNum;for(int i=0;isort.length;i+)sorti=processProi;for(int i=0;isort.length;i+)int temp;for(int j=0;jso

39、rt.length-1;j+)if(sortjsortj+1)temp=sortj;sortj=sortj+1;sortj+1=temp;System.out.println( 优先级排序：) ;for(int i=0;isort.length;i+)System.out.println(sorti);System.out.println();System.out.println( 进程被执行的顺序为：);for(int i=0;isort.length ;i+)int j=0;while(sorti!=processProj )if (jprocessPro.length-1 )j+;Sys

40、tem.out.println(Step+i+: 执行 +processNamej);int sleeptime =(int)(Math.random()*10000);processWkj.workMethod(j,sleeptime) ;/processWki.run();System.out.println( 公共变量的当前值是：+variable);36进程创建方法static void process_Create(int Process_ProcessNum)PCB_block Pcb_Que =new PCB_blockProcess_ProcessNum;int proID =

41、 new intPcb_Que.length;System.out.println( 进程刚被创建是的信息如下：);System.out.println();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 =(int) (Math.random()*100) ;Process.pcb_Needtime =(int)( Math.random()*1000)

42、;Process.pcb_Spendtime =0;Process.pcb_Begintime.minute= Time.getMinutes();Process.pcb_Begintime.secend= Time.getSeconds();Process.pcb_Statue =Wait;class ProMeth extends Workpublic void run()publicvoid workMethod(int id,int sletim)System.out.println();System.out.println(Process+id+:Start running!);Sy

43、stem.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.println(Process+processID+ 有异常： +e.toString() );*/int sleeptime =sletim;System.out.println(sleep time+sleeptime);for(int i =0;i20;i+)va

44、riable=variable+i;37try sleep(sleeptime);/sleep(sleeptime);catch(Exception e)System.out.println(e.toString() );System.out.println(Process+id+: Finished!);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();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:9Spendtime:0current status:Wait#Process1刚创建时的信息PCB#N