实验二进程调度方案与实现

个人资料整理 仅限学习使用院 系：计算机学院实验课程： 操作系统实验工程：进程调度的设计与实现指导老师：陈红英老师开课时间：2018～2018年度第2学期专 业：网络工程班 级：10级学 生：yuth学 号：*一、实验工程名称进程调度的设计与实现二、实验目的及要求1、综合应用下列知识点设计并实现操作系统的进程调度：邻接表，布尔数组，非阻塞输入，图形用户界面GUI，进程控制块，进程状态转换，多级反馈队列进程调度算法。2、加深理解操作系统进程调度的过程。3、加深理解多级反馈队列进程调度算法。三、实验主要硬件软件环境32位PC机，VC++6个人资料整理 仅限学习使用四、实验内容及步骤1、采用一种熟悉的语言，如C、PASCAL或C++等，编制程序，最好关键代码采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。2、采用多级反馈队列调度算法进行进程调度。3、每个进程对应一个 PCB。在PCB中包括进程标识符 pid、进程的状态标识status、进程优先级priority、进程的队列指针next和表示进程生命周期的数据life<在实际系统中不包括该项）。4、创建进程时即创建一个PCB，各个进程的pid都是唯一的，pid是在1到100范围内的一个整数。可以创建一个下标为1到100的布尔数组，“真”表示下标对应的进程标识号是空闲的，“假”表示下标对应的进程标识号已分配给某个进程。5、进程状态status的取值为“就绪ready”或“运行run”，刚创建时，状态为“ready”。被进程调度程序选中后变为“run”。6、进程优先级priority是0到49范围内的一个随机整数。7、进程生命周期 life是1到5范围内的一个随机整数。8、初始化时，创建一个邻接表，包含50个就绪队列，各就绪队列的进程优先级priority分别是0到49。9、为了模拟用户动态提交任务的过程，要求动态创建进程。进入进程调度循环后，每次按 ctrl+f即动态创建一个进程，然后将该 PCB插入就绪队列中。按ctrl+q退出进程调度循环。10、在进程调度循环中，每次选择优先级最大的就绪进程来执行。将其状态从就绪变为运行，通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程，然后优先级减半，生命周期减一。设计图形用户界面GUI，在窗口中显示该进程和其他所有进程的PCB内容。如果将该运行进程的生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪队列中；否则该进程执行完成，撤消其PCB。以上为一次进程调度循环。五、实验设计<一）、需求分析1、采用一种熟悉的语言，如 C、PASCAL或C++等，编制程序，最好关键代码采用C/C++，界面设计可采用其它自己喜欢的语言。2、采用多级反馈队列调度算法进行进程调度。3、要求动态创建进程。进入进程调度循环后，每次按ctrl+f即动态创建一个进程，然后将该PCB插入就绪队列中。按ctrl+q退出进程调度循环。<二）详细设计1、总体设计方案流程图个人资料整理 仅限学习使用开始输入按键提示Y按下Ctrl+F ? 调用创建进程子函数NY按下Ctrl+R? 调用进程调度子函数NN按下Ctrl+Q?Y停止调度2、创建进程函数个人资料整理 仅限学习使用3、进程调度函数从邻接表中取一个优先级最高的进程 PCB延时一段时间，模拟进程的进行该进程的优先级减半，生命周期减一N生命周期不为0？ 将进程号归还Y将该进程的PCB插入到返回对应优先级的就绪队列中4、使用的数据结构<一）、进程的PCB结构//进程队列节点(由于仅仅是模拟实验，这里无动作 >structprocess{}。//进程控制块

PCBstructPCB{intpid。

//进程标识符stringstatus。

//进程的状态标识，取值为“就绪

ready

”或“运行run”intpriority。process*next。

//进程优先级,0到49范围内的一个随机整数。//进程的队列指针个人资料整理 仅限学习使用intlife。 //进程生命周期,1到5范围内的一个随机整数。voidoperator=(PCBp>//运算符=重载{pid=p.pid。status=p.status。priority=p.priority。next=p.next。life=p.life。}}。//就绪队列节点structreadyque{PCBpc。structreadyque*next。voidoperator=(readyquer> //运算符=重载{pc=r.pc。next=r.next。}}。<二）、进程调度类 threadmanager成员：classthreadmanager{private:boolpidarray[101]。 //“真”表示下标对应的进程标识号是空闲的，“假”表示下标对应的进程标识号已分配给某个进程。structreadyqueadj[50]。//邻接表public:threadmanager(>。

//构造函数voidrun(>。boolnewpro(>。

//运行进程调度程序<对外的接口）//新建一个进程的函数voidManage_Draw(>。 //进程调度并将进程调度的情况显示在屏幕上voidDrawpro(intpriority>。 //画出优先级比正在运行进程优先级低的其他进程个人资料整理 仅限学习使用}。六、主要功能模块<一）、构造函数threadmanager::threadmanager(>{inti。//初始化邻接表for(i=0。i<50。i++>adj[i].next=NULL。“真”表示下标对应的进程标识号(1~100>是空闲的，“假”表示下标对应的进程标识号已分配给某个进程。for(i=0。i<101。i++>pidarray[i]=true。 //刚开始每个进程标识号都是空闲的。}<二）、运行进程调度程序。功能：监听各个按键并作出相应动作voidthreadmanager::run(>{intc。srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函数产生一个以当前时间开始的随机种子while(1>{// cout<<"请输入要进行的操作： Ctrl+f(新建进程> Ctrl+r(开始调度>Ctrl+q(停止调度>"<<endl。cout<<"Pleaseinputthekeyyouwanttodo"<<endl。cout<<" Ctrl+f(new thread>, Ctrl+r(start manager>Ctrl+q(stopmanager>"<<endl。//检查当前是否键盘输入，若有则返回一个非

0值，否则返回

0if(!_kbhit(>>{c=_getch(>。

//_getch返回的是键的

asciiswitch(c>{case0x6://Ctrl+f(新建进程>srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函数产生一个以当前时间开始的随机种子个人资料整理 仅限学习使用newpro(>。break。case0x12://Ctrl+r(开始调度>Manage_Draw(>。break。case0x11://Ctrl+q(停止调度>。}}}}//进程调度并将进程调度的情况显示在屏幕上voidthreadmanager::Manage_Draw(>{readyque*rq=NULL,*tmpr=NULL 。inti,j=0。cout<<"优先级标识符状态标识生命周期"<<endl。cout<<" prioritypid statuslife"<<endl。j=1。for(i=49。i>=0。i-->//找优先级最大的进程来执行{if(adj[i].next!=NULL>// 当对应的就绪队列不为空时{rq=adj[i].next。 //从就绪队列取出一个进程执行。adj[i].next=rq->next。rq->pc.status="run"。Sleep(1500>。 //通过延时一段时间来模拟该进程执行一个时间片的过程.//画优先级cout<<" **"<<rq->pc.priority<<"**" 。//画一次进程的调度情况//1、画正在运行进程的 PCB//设置下一个输出文本的字体颜色：绿色SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE>,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_GREEN>。个人资料整理 仅限学习使用cout<<"--->**"<<rq->pc.pid<<"**"<<rq->pc.status<<"**"<<rq->pc.life<<"**"。//2、画优先级与正在运行进程相同的其他进程的 PCB(如果有的话>设置下面输出文本的字体颜色：白色SetConsoleTextAttribute(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE>,FOREGROUND_INTENSITY|FOREGROUND_RED|FOREGROUND_GREEN|FOREGROUND_BLUE>。tmpr=adj[i].next。while(tmpr!=NULL>//当对应的就绪队列不为空时{cout<<"--->**"<<tmpr->pc.pid<<"**"<<tmpr->pc.status<<"**"<<tmpr->pc.life<<"**"。tmpr=tmpr->next。j++。if(j%3==0>cout<<endl<<" "。}cout<<endl。//3、画出优先级比正在运行进程优先级低的其他进程Drawpro(i>。(rq->pc.priority>/=2。 //优先级减半(rq->pc.life>-=1。 //生命周期减一//如果该运行进程的生命周期不为0，则重新把它变为就绪状态，插入就绪队列中if(rq->pc.life>0>{rq->pc.status="ready"。rq->next=adj[rq->pc.priority].next。adj[rq->pc.priority].next=rq。}else //否则将其进程号归还。pidarray[i]=true。break。//一次进程调度循环结束。}//endofif}//endofforcout<<"onetimemanagerhavefinish!"<<endl<<endl。个人资料整理 仅限学习使用}//画出优先级比正在运行进程优先级低的其他进程voidthreadmanager::Drawpro(intpriority> //priority记录正在运行进程的优先级{readyque*rq=NULL。intj。for(inti=priority-1。i>=0。i-->{rq=adj[i].next。if(rq!=NULL>{//画优先级cout<<" **"<<i<<"**" 。j=0。while(rq!=NULL>//当对应的就绪队列不为空时{cout<<"--->**"<<rq->pc.pid<<"**"<<rq->pc.status<<"**"<<rq->pc.life<<"**" 。rq=rq->next。j++。if(j%3==0>cout<<endl<<" "。}cout<<endl。}}}//新建一个进程的函数boolthreadmanager::newpro(>{structreadyque*t=NULL。srand((unsigned>time(NULL>>。//srand(>函数产生一个以当前时间开始的随机种子for(inti=1。i<101。i++>{if(pidarray[i]==true>//找一个空的进程号{个人资料整理 仅限学习使用t=newreadyque。t->pc.pid=i。pidarray[i]=false。//宣布该进程号已被使用。t->pc.status="ready"。t->pc.priority=rand(>%50。//随机产生优先级

<随机域为0~49）。t->pc.next=NULL。t->pc.life=rand(>%5+1。 //随机产生生命周期 <随机域为1~5）。t->next=adj[t->pc.priority].next。adj[t->pc.priority].next=t。//将新建的进程的PCB插入就绪队列returntrue。//创建进程成功}}returnfalse。//找不到空的进程号，创建进程失败}七、实验结果及分析<一）、新建进程连续15次按下Ctrl+F键后新建15个进程：个人资料整理 仅限学习使用<二）、开始调度每按一次Ctrl+R将进行一次进程调度：个人资料整理 仅限学习使用<三）、在一次进程调度完成后按下 Ctrl+F将新建一个进程：个人资料整理 仅限学习使用从上