操作系统课程设计报告
目录
一需求分析..............................................................................................6二概要设计..............................................................................................6三详细设计（含主要代码）..................................................................6四调试分析、测试结果........................................................................12五用户使用说明....................................................................................14六后记....................................................................................................14七参考资料............................................................................................14
一需求分析
在多道处理程序运行环境下，进程数目一般多于处理机数目，使得进程要通过竞争来使
用处理机。这就要求系统能按照某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，
使之运行，分配处理机的任务是由金城调度程序完成的。一个进程被创建后，系统为了便于
对进程进行管理，将系统中的所有进程按照其状态，将其组成不同的进程队列。于是系统中
有运行进程队列、就绪队列和各种事件的进程等待队列。进程调度的功能就是从就绪队列中
挑选一个进程到处理机上运行。进程调度的算法有多种，常用的有优先级调度算法、先来先
服务算法、时间片轮转算法。
二概要设计
<一>最高优先级优先调度算法
动态优先数是指在进程创建时先确定一个初始优先数，以后在进程运行中随着进程特 性的改变不断修改优先数，这样，由于开始优先数很低而得不到CPU的进程，就能因为等 待时间的增长而优先数变为最高而得到CPU运行。
例如：在进程获得一次CPU后就将其优先数减少3。或者，进程等待的时间超过某一时限时增加其优先数的值，等等。
<二>简单轮转法调度算法
所有就绪进程按FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片相同。即将CPU的处理时间划分成一个个相同的时间片，就绪队列的诸进程轮流运行一个时间片。当一个时间片结束时，如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就强迫运行机制进程让出CPU，就把它送回到就绪队列的末尾，等待下一次调度。同时，进程调度又去选择就绪队列中的队首进程，分配给它一时间片，以投入运行。直至所有的进程运行完毕。
<三>短作业优先调度算法
所有就绪进程按所需时间由少到多排成一个队列，依次运行队列中的进程，并列表显示出来，每个进程的开始运行时间减去进入内存时间就是该进程的等待时间，每个进程的结束运行时间减去进入内存时间就是该进程的周转时间，每个进程的周转时间除于服务时间就是带权周转时间。
三详细设计
一．优先权调度算法：
1、用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列 均采用链表数据结构。
2、进程控制块包含如下信息：进程号、cpu时间、所需要时间、优先数、状态等等。
。3、在每次运行程序时都要输入“进程数量”、“进程名称及占用时间”
4、按照优先数的高低进行排列
5、处理机调度队首元素运行。采用动态优先数办法，进程每运行一次优先数减“3”， 同时将已运行时间加“1”。
6、进程运行一次后，若要求运行时间不等于已运行时间，则再将它加入就绪队列； 否则将其状态置为“F”,且退出就绪队列。
7、“R”状态的进程队列不为空，则重复上面步骤，直到所有进程都成为“F”状态。
流程图:
开始
初始化PCB，输入各进程信息
按优先级加入就绪队列
就绪队列空 结束
N
就绪队列中首进程运行标为
Cpu时间+1，进入下一个进程
进程运行时间 | Y |
满足所需时间
N | 进程运行完 |
成。
进程优先数减3，插入就
绪队列中。
图.最高优先级优先调度算法流程图
主要代码：
voidpriority(char algo){
PCBq;
prt1(algo);
for(inti = 0; i<= Num ; i++)
{
q= pq.top();
pq.pop();
if(q.state!= 3)
q.state= 1;
prt2(algo, q);
if(q.state!=3 )
q.state= 2;
q.cputime++;
if(q.needtime>0)
q.needtime--;
if(q.needtime== 0)
q.state= 3;
if(q.state!=3)
q.prio-=3;
pp.push(q);
while(!pq.empty())
{
q= pq.top();
pq.pop();
if(q.needtime== 0)
q.state= 3;
prt2(algo, q);prt1(algo);
pp.push(q);
}
pq= pp;
pp= pqempty;
}
printf("**************************************************************************\n");
printf(" 输出结束\n");
getchar();
}
二．时间片轮转算法：
1、用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列均采
用链表数据结构。
2、按照进程输入的先后顺序排成一个队列。再设一个队首指针指向第一个到达进程的首址。
3、执行处理机调度时，开始选择队首的第一个进程运行。另外，再设一个当前运行进程的
指针，指向当前正在运行的进程。
4、考虑到代码的可重用性,轮转法调度程序和最高优先级优先调度是调用同一个模快进行
输出
5、在规定的时间片内进程是根据先来先服务的方式配列的，每个进程只运行时间片大小的
时间然后转到下一个进程运行。直到所有进程运行完为止。
流程图
开始
初始化PCB、输入进程信息和时
间片大小
图.简单轮转法调度算法流程图
主要代码：
voidRoundrun(int timeSlice){
while(run!= NULL) {
run->cputime= run->cputime + timeSlice; run->needtime= run->needtime - timeSlice; run->round+=timeSlice;
run->count++;
if(run->needtime<= 0){
run->needtime= 0;
run->next= finish;
finish= run;
if(run!= tail){
tail->next= ready;
}
else{
ready= NULL;
}
run->state= 'F';
run= NULL;
if(ready!= NULL){
firstin();
}
}
else{
if(ready!= NULL){
run->state= 'W';
tail= run;
run= ready; //就绪队列的头指针赋值给运行
run-> state = 'R'; //进程状态变为等待状态
ready= ready -> next; //就绪队列头指针移到下一个进程 }}
prt('r');}}
三．短作业优先调度算法
1,用户可以自行输入进程的数量，每一个进程由进程控制块（PCB）表示，各种队列均采用
链表数据结构。
2，按照进程服务时间由少到多顺序排成一个队列。再按顺序依次执行。
主要代码：
voidshort_timefirst(char algo){
PCq; intt; prt3();
for(intj = 0; j< N ; j++) {
p[j].state= 'R';
for(inti=0;i<N;i++)
{
if(p1[i].state== 'W') p1[i].waittime=Tim; if(strcmp(p[j].name,p1[i].name)==0){ p1[i].state= 'R';
prit(i);
p1[i].state= 'F';
p1[i].cputime=p1[i].needtime;
p1[i].needtime=0;
}
else{prit(i);}
}
p[j].state= 'F';
p[j].cputime=p[j].needtime;
p[j].needtime=0;
p[j].waittime=Tim;
Tim+=p[j].cputime;
printf("**************************************************************************\n");
}
for(inti=0;i<N;i++) prit(i);
printf("**************************************************************************\n");
printf("输出结束\n");
getchar();
}
四调试分析、测试结果
一．进入系统显示欢迎界面
二．如果选择P进行优先数算法则提示输入进程数：
三．输入进程号和运行时间：
四．输出优先数算法信息：
五．可以继续选择R进行时间片轮转算法，并输入时间片大小：
六．输出时间片轮转算法信息：
附录
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<queue>
usingnamespace std;
typedefstruct node{
charname[10];
intprio;
intround;
intneedtime;
intcputime;
intcount;
intstate;
structnode *next;
booloperator <(const node& o)const{
if(state == o.state)
returnprio < o.prio;
returnstate > o.state;
}
}PCB;
priority_queue<node>pq,pqempty,pp,qq;
PCB*finish,*ready,*tail,*run;
intN , Num;
typedefstruct nod{
charname[10];
intneedtime;
intcputime;
intwaittime;
intstate;
structnode *next;
}PC;
PCp[10];
PCp1[10];
intTim=0;
voidfirstin(){
run=ready;
run->state='R';
ready=ready->next;
}
voidprt1(char a){
if(a=='P')
printf("* 进程号 cpu时间所需要时间优先数状态
*\n");
else
printf("* 进程号 cpu时间所需时间记数时间片状态 *\n");
}
voidprt2(char a,PCB q){
if(a=='P')
printf("*%-10s %-10d %-10d %-10d %-10d
*\n",q.name,q.cputime,q.needtime+Tim,q.prio,q.state);
else
printf("*
%-10s %-10d %-10d %-10d %-10d %-10c*\n",q.name,q.cputime,q.needtime+Tim,q.count,q.round,q.state);
}
voidprt22(char a,PCB *q){
printf("* | %-10s | %-10d | %-10d | %-10d | %-10d |
%-10c*\n",q->name,q->cputime,q->needtime,q->count,q->round,q->state);}
voidprt(char algo){
PCB*q;
prt1(algo);
if(run!=NULL)
prt22(algo,run);
q=ready;
while(q!=NULL&&q!=run){
prt22(algo,q);
if(q->next== run) break;
elseq = q->next;}
q=finish;
while(q!=NULL){
prt22(algo,q);
q=q->next;}
getchar();}
voidpriority(char algo){
PCBq;
prt1(algo);
for(inti = 0; i<= Num ; i++){
q= pq.top();
pq.pop();
if(q.state!= 3)
q.state= 1;
prt2(algo, q);
if(q.state!=3 )
q.state= 2;
q.cputime++;
if(q.needtime>0)
q.needtime--;
if(q.needtime== 0)
q.state= 3;
if(q.state!=3)
q.prio-=3;
pp.push(q);
while(!pq.empty()){
q= pq.top();
pq.pop();
if(q.needtime== 0)
q.state= 3;
prt2(algo, q);prt1(algo);
pp.push(q);
}
pq= pp;
pp= pqempty;
}
printf("**************************************************************************\n");
printf("
输出结束\n"); getchar();}
voidcreate1(char algo){
PCBp;
inti,time;
charna[10];
ready=NULL;
finish=NULL;
run=NULL;
printf(" 输入进程号和运行时间：\n");
printf(" ");
for(i=1;i<=N;i++){
scanf("%s",na);
printf("
\n"); scanf("%d",&time);
if(i!=N)printf(" ");
Num+= time;
strcpy(p.name,na);
p.cputime=0;
p.needtime=time;
p.state=2;
p.prio=50-time;
pq.push(p);
}
printf("优先数算法输出信息:\n");
printf("**************************************************************************\n");
}
voidinsert2(PCB *q){
tail->next=q;
tail=tail->next;
}
voidcreate2(char algo){
PCB*p;
inti,time;
charna[10];
ready=NULL;
finish=NULL;
run=NULL;
printf(" 输入进程号和运行时间：\n\n"); printf(" ");
for(i=1;i<=N;i++)
{
p=(PCB*)malloc(sizeof(PCB));
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
printf(" ");
strcpy(p->name,na);
p->cputime=0;
p->needtime=time;
p->state='W';
p->round=0;
p->count=0;
if(ready!=NULL)
insert2(p);
else{
p->next=ready;
ready=p;
tail=ready;
}
}
printf("时间片轮转法输出信息:\n");
printf("********************************************************************\n");
run=ready;
ready=ready->next;
tail->next=run;
run->state='R';
prt(algo);
}
voidRoundrun(int timeSlice){
while(run!= NULL) {
run->cputime= run->cputime + timeSlice;
run->needtime= run->needtime - timeSlice;
run->round+=timeSlice;
run->count++;
if(run->needtime<= 0) {
run->needtime= 0;
run->next= finish;
finish= run;
if(run!= tail) {
tail->next= ready;
}
else{
ready= NULL;
}
run->state= 'F';
run= NULL;
if(ready!= NULL){
firstin();
}
}
else{
if(ready!= NULL){
run->state= 'W';
tail= run;
run= ready;
run-> state = 'R';
ready= ready -> next;
}
}
prt('r');
}
printf(" 输出结束\n");
printf("********************************************************************\n");
}
int cmp(const void *a,const void *b){
return((struct nod*)a)->needtime - ((struct nod*)b)->needtime;
}
voidcreate3(char algo){
inti,time;
charna[10];
printf(" 输入进程号和运行时间：\n");
printf(" ");
for(i=0;i<N;i++){
scanf("%s",na);
scanf("%d",&time);
if(i!=N)printf(" ");
strcpy(p[i].name,na);
p[i].cputime=0;
p[i].needtime=time;
p[i].waittime=0;
p[i].state='W';
p1[i]=p[i];
}
qsort(p,N,sizeof(p[0]),cmp);
printf("短作业优先算法输出信息:\n");
printf("*********************************************************************
*****\n");
}
voidprt3(){
printf("* 进程号 cpu时间所需要时间已等待时间状态*\n");
}
voidprit(int i){
PCq=p1[i];
printf("* %-10s%-10d %-10d %-10d %-10c
*\n",q.name,q.cputime,q.needtime,q.waittime,q.state);}
voidshort_timefirst(char algo){
PCq; intt;prt3();
for(intj = 0; j< N ; j++) {
p[j].state= 'R';
for(inti=0;i<N;i++)
{
if(p1[i].state== 'W') p1[i].waittime=Tim;
if(strcmp(p[j].name,p1[i].name)==0){
p1[i].state= 'R';
prit(i);
p1[i].state= 'F';
p1[i].cputime=p1[i].needtime;
p1[i].needtime=0;
}
else{prit(i);}
}
p[j].state= 'F';
p[j].cputime=p[j].needtime;
p[j].needtime=0;
p[j].waittime=Tim;
Tim+=p[j].cputime;
printf("**************************************************************************\n");
}
for(inti=0;i<N;i++) prit(i);
printf("**************************************************************************\n");
printf(" 输出结束\n");
getchar();
}
intmain(){
inttimeSlice;
charalgo;
while(1){
Num= 0;
printf("\t选择算法：P优先数算法\n");
printf("\t\t D 短作业优先算法\n");
printf("\t\t R 时间片轮转算法\n");
printf(" ");
scanf("%c",&algo);
if(algo!='R'&&algo!='P'&&algo!='D'){
printf("输入错误!\n");
exit(0);
}
printf(" | "); | 输入进程数："); |
printf(" |
scanf("%d",&N);
if(algo=='P'){
create1(algo);
priority(algo);
}
elseif(algo=='R'){
printf(" | "); | 请输入时间片的大小:\n"); |
printf(" |
scanf("%d",&timeSlice);
create2(algo);
Roundrun(timeSlice);
}
elseif(algo=='D'){
create3(algo);
short_timefirst(algo);
}
}
return0;
}
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