1、課 程 設(shè) 計 報 告課程名稱 計算機(jī)操作系統(tǒng)教程 課題名稱 作業(yè)調(diào)度模擬 專 業(yè) 通信工程 班 級 1302 學(xué) 號 19 姓 名 舒朋 指導(dǎo)教師 顏國風(fēng) 2016年 6 月 24 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書課程名稱 計算機(jī)操作系統(tǒng)教程 課 題 作業(yè)調(diào)度模擬 專業(yè)班級 通信工程1302 學(xué)生姓名 舒朋 學(xué) 號 19 指導(dǎo)老師 顏國風(fēng) 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期 2016年 6 月 17 日任務(wù)完成日期 2016年 6 月 24 日1設(shè)計內(nèi)容與設(shè)計要求1.1設(shè)計內(nèi)容1.1.1 銀行家算法設(shè)計 設(shè)計要求：編制銀行家算法通用程序，并檢測所給狀態(tài)的系統(tǒng)安全性。設(shè)進(jìn)程I提出請求Request

2、N，則銀行家算法按如下規(guī)則進(jìn)行判斷。 (1) 如果RequestN=NEEDI，N，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯。 (2) 如果RequestNneedtime。進(jìn)程每執(zhí)行一次，優(yōu)先數(shù)減3，CPU時間片數(shù)加1，進(jìn)程還需要的時間片數(shù)減1。在輪轉(zhuǎn)算法中，采用固定時間片（即：每執(zhí)行一次進(jìn)程，該進(jìn)程的執(zhí)行時間片數(shù)為已執(zhí)行了2個單位），這時，CPU時間片數(shù)加2，進(jìn)程還需要的時間片數(shù)減2，并排列到就緒隊列的尾上。對于遇到優(yōu)先數(shù)一致的情況，采用FIFO策略解決。 1.1.4 臨界區(qū)資源模擬 設(shè)計要求： 建立三個進(jìn)程，模擬進(jìn)入臨界區(qū)，然后用一個進(jìn)程進(jìn)行管理。 設(shè)計技術(shù)參數(shù):1 實現(xiàn)UP、DOWN原語 2 產(chǎn)生3個進(jìn)

3、程，兩個進(jìn)程模擬需要進(jìn)入臨界區(qū)的用戶進(jìn)程。當(dāng)需要進(jìn)入臨界區(qū)時，顯示：“進(jìn)程x請求進(jìn)入臨界區(qū)”，同時向管理進(jìn)程提出申請；申請返回，表示進(jìn)入了臨界區(qū)。在臨界區(qū)中等待一段隨機(jī)時間，并顯示：“進(jìn)程x正在臨界區(qū)”；當(dāng)時間結(jié)束，顯示：“進(jìn)程x退出臨界區(qū)”,同時向管理進(jìn)程提出退出申請；當(dāng)申請返回，顯示：“進(jìn)程x已退出臨界區(qū)。”3 一個進(jìn)程作為原語的管理進(jìn)程，接受其他進(jìn)程的臨界區(qū)進(jìn)入請求：如果允許進(jìn)入，則根據(jù)DOWN 原語的操作步驟設(shè)置相應(yīng)變量，然后返回； 如果不允許進(jìn)入，則進(jìn)入循環(huán)等待，直到允許為止； 退出時模擬UP 操作。 4 進(jìn)程間通信可以采用信號、消息傳遞、管道或網(wǎng)絡(luò)通信方式。1.1.5 作業(yè)調(diào)度模擬

4、 設(shè)計要求：1 加深對作業(yè)概念地理解。 2 掌握短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法。3 深入了解批處理系統(tǒng)如何組織作業(yè)、管理作業(yè)和調(diào)度作業(yè)。4 了解作業(yè)控制塊的作用，以及作業(yè)控制塊的內(nèi)容和組織方式。 設(shè)計技術(shù)參數(shù)： 利用作業(yè)控制塊將系統(tǒng)中的作業(yè)組織起來； 為了將系統(tǒng)中的作業(yè)組織起來，需要為每個進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)建立檔案以記錄和作業(yè)相關(guān)的信息，例如作業(yè)名、作業(yè)所需要的資源、作業(yè)執(zhí)行的時、作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時間、作業(yè)信息在存儲器中的位置、指向下一個作業(yè)控制塊的指針等信息。這個記錄作業(yè)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)塊稱為作業(yè)控制塊（JCB）,并將系統(tǒng)中等待作業(yè)調(diào)度的作業(yè)控制塊組織成一個隊列，這個隊列稱為后備隊列。當(dāng)一個作業(yè)全部信息進(jìn)入系統(tǒng)

5、后，就為其建立作業(yè)控制塊，并掛入后備隊列中。當(dāng)一個作業(yè)全部進(jìn)入系統(tǒng)后，就為其建立作業(yè)控制塊，并掛入后備隊列中。當(dāng)進(jìn)行作業(yè)調(diào)度時，從后備隊列中查找選擇作業(yè)。 利用短作業(yè)優(yōu)先算法進(jìn)行作業(yè)調(diào)度；在從后備隊列中查找選擇作業(yè)時，先根據(jù)作業(yè)控制塊中的信息，選中一個短作業(yè)，也就是執(zhí)行時間最短的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存運行。1.2 選題方案：所選題目根據(jù)學(xué)號確定，學(xué)號模5加1，即（學(xué)號%5+1）。如你的學(xué)號為10，則所選題目號為：10%5+11（題目1）。注意，所有的課題都要求用圖形方式演示步驟和結(jié)果。有興趣的同學(xué)可以自己針對通信系統(tǒng)課程的要求，設(shè)計一個簡單的通信系統(tǒng)，但要預(yù)先告知老師，經(jīng)過審批，方可確定課題，并

6、且每班的自擬題目的總數(shù)量不能超過4個，每個課題只能一人單獨完成。1.3設(shè)計要求：1.3.1 課程設(shè)計報告規(guī)范（1）系統(tǒng)分析a. 系統(tǒng)功能分析；b. 算法分析；c. 輸入輸出的要求。（2）系統(tǒng)設(shè)計a. 系統(tǒng)由哪些模塊（組件/元件）組成以及模塊之間的關(guān)系，每個模塊的功能；b. 采用C語言設(shè)計； c. 畫出各函數(shù)的調(diào)用關(guān)系圖、主要函數(shù)的流程圖。（3）調(diào)試分析以及設(shè)計體會a. 測試數(shù)據(jù)：準(zhǔn)備典型的測試數(shù)據(jù)和測試方案，包括正確的輸入及輸出結(jié)果和含有錯誤的輸入及輸出結(jié)果。b. 程序調(diào)試中遇到的問題以及解決問題的方法。c. 課程設(shè)計過程經(jīng)驗教訓(xùn)、心得體會。（4）使用說明用戶使用手冊：說明如何使用你編寫的系統(tǒng)

7、，詳細(xì)列出每一步的操作步驟。 （5）書寫格式a. 設(shè)計報告要求用A4紙打印成冊：b. 一級標(biāo)題用3號黑體,二級標(biāo)題用四號宋體加粗,正文用小四號宋體;行距為22。（7）附錄a. 源程序清單（帶注釋）1.3.2 考核方式指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)驗收程序的運行結(jié)果，并結(jié)合學(xué)生的工作態(tài)度、實際動手能力、創(chuàng)新精神和設(shè)計報告等進(jìn)行綜合考評，并按優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五個等級給出每位同學(xué)的課程設(shè)計成績。具體考核標(biāo)準(zhǔn)包含以下幾個部分：（1）平時出勤 （占10%）（2）系統(tǒng)需求分析、功能設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計及程序總體結(jié)構(gòu)合理與否（占10%）（3）程序能否完整、準(zhǔn)確地運行，個人能否獨立、熟練地調(diào)試程序（占40%）（4）

8、設(shè)計報告（占30%）注意：不得抄襲他人的報告（或給他人抄襲），一旦發(fā)現(xiàn)，成績?yōu)榱惴?。?）獨立完成情況（占10%）。1.3.3 課程驗收要求（1）運行所設(shè)計的系統(tǒng)。（2）回答有關(guān)問題。（3）提交課程設(shè)計報告。（4）提交軟盤（源程序、設(shè)計報告文檔）。（5）依內(nèi)容的創(chuàng)新程度，完善程序情況及對程序講解情況打分。2 進(jìn)度安排2.1 通信工程1301/02班：第 17 周： 星期一 14：3018：30 上課，講解分配課題； 星期二 14：3018：30上機(jī)；星期三 8：0012：00上機(jī)；星期四 8：0012：00上機(jī)；星期五 交課程設(shè)計報告 附：課程設(shè)計報告裝訂順序：封面、任務(wù)書、目錄、正文、評分、

9、附件（A4大小的圖紙及程序清單）。 正文的格式:一級標(biāo)題用3號黑體,二級標(biāo)題用四號宋體加粗,正文用小四號宋體;行距為22。正文的內(nèi)容:一、課題的主要功能；二、課題的功能模塊的劃分（要求畫出模塊圖）；三、主要功能的實現(xiàn)（至少要有一個主要模塊的流程圖）；四、程序調(diào)試；五、總結(jié)；六、附件（所有程序的原代碼，要求對程序?qū)懗霰匾淖⑨專?。?錄一、系統(tǒng)分析1二、系統(tǒng)設(shè)計12.1設(shè)計的基本原理12.2系統(tǒng)的總體框架設(shè)計2三、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計33.1系統(tǒng)設(shè)計流程圖如下33.2主函數(shù)設(shè)計33.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計43.4 算法設(shè)計5四、程序運行及調(diào)試結(jié)果.64.1.短時間優(yōu)先算法執(zhí)行過程64.2運行結(jié)果7四、設(shè)計總結(jié)

10、7五、附錄8一、系統(tǒng)分析作業(yè)可被看做是用戶向計算機(jī)提交任務(wù)的任務(wù)實體。作業(yè)調(diào)度具有各種功能，可以記錄系統(tǒng)中各個作業(yè)的狀況，包括執(zhí)行階段的有關(guān)情況；從后備隊列中挑選出一部分作業(yè)投入執(zhí)行；為被選中作業(yè)做好執(zhí)行前的準(zhǔn)備工作；在作業(yè)執(zhí)行結(jié)果時做善后處理工作。一個作業(yè)從輸入初始數(shù)據(jù)到得到計算結(jié)果，要經(jīng)過若干個步驟的相繼執(zhí)行。例如，編輯、編譯、運行等，其中每一個步驟稱作一個作業(yè)步。用戶向系統(tǒng)提出作業(yè)加工步驟的方式稱作業(yè)控制方式，作業(yè)控制方式有兩種：終端控制方式和批處理控制方式。在批處理控制方式下，用戶采用系統(tǒng)提供的作業(yè)控制語言寫好作業(yè)說明書，說明作業(yè)加工的步驟。操作員把一批作業(yè)組織成輸入流，通過“預(yù)輸入”

11、手段使每個作業(yè)的信息暫存在輔助存儲器的“輸入井”中。批處理多道操作系統(tǒng)的作業(yè)管理有兩個任務(wù)：作業(yè)調(diào)度和作業(yè)控制。采用多道程序設(shè)計方法的操作系統(tǒng)，在系統(tǒng)中要經(jīng)常保留多個運行的作業(yè)，以提高系統(tǒng)效率。作業(yè)調(diào)度從系統(tǒng)已接納的暫存在輸入井中的一批作業(yè)中挑選出若干個可運行的作業(yè)，并為這些被選中的作業(yè)分配所需的系統(tǒng)資源。對被選中運行的作業(yè)必須按照它們各自的作業(yè)說明書規(guī)定的步驟進(jìn)行控制。二、系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計的基本原理在多道程序環(huán)境下，將系統(tǒng)中的作業(yè)組織起來，需要為每個進(jìn)入系統(tǒng)的作業(yè)建立檔案以記錄和作業(yè)相關(guān)的信息，例如作業(yè)名、作業(yè)所需要的資源、作業(yè)執(zhí)行的時、作業(yè)進(jìn)入系統(tǒng)的時間、作業(yè)信息在存儲器中的位置、指向下

12、一個作業(yè)控制塊的指針等信息。這個記錄作業(yè)相關(guān)信息的數(shù)據(jù)塊稱為作業(yè)控制塊（JCB）,并將系統(tǒng)中等待作業(yè)調(diào)度的作業(yè)控制塊組織成一個隊列，這個隊列稱為后備隊列。當(dāng)一個作業(yè)全部信息進(jìn)入系統(tǒng)后，就為其建立作業(yè)控制塊，并掛入后備隊列中。當(dāng)一個作業(yè)全部進(jìn)入系統(tǒng)后，就為其建立作業(yè)控制塊，并掛入后備隊列中。當(dāng)進(jìn)行作業(yè)調(diào)度時，從后備隊列中查找選擇作業(yè)。短作業(yè)優(yōu)先的調(diào)度算法是從后備隊列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存運行。2.2系統(tǒng)的總體框架設(shè)計編寫程序完成批處理系統(tǒng)中的作業(yè)調(diào)度，要求采用短作業(yè)優(yōu)先的作業(yè)調(diào)度算法，其包括：首先確定作業(yè)控制塊的內(nèi)容和組成方式，然后完成作業(yè)調(diào)度，最后編寫主函數(shù)對

13、所做工作進(jìn)程測試。具體包括以下模塊：信息輸入模塊、隨機(jī)產(chǎn)生作業(yè)到達(dá)時間和服務(wù)時間模塊、計算模塊、比較模塊、輸出模塊。2.3系統(tǒng)功能模塊圖 作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)主函數(shù)計 算 模 塊 信 息 輸 入 模 塊 輸 出 模 塊 比 較 模 塊隨機(jī)產(chǎn)生作業(yè)到達(dá)時間和服務(wù)時間 三、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計流程圖如下： 圖（2）算法總體流程圖其中int fcfs();函數(shù)功能：按最短時間優(yōu)先的原則選擇未被選過的作業(yè)返回值：選中作業(yè)返回1，否則返回0。3.2主函數(shù)設(shè)計void main()int option;printf( *作業(yè)調(diào)度模擬*n);printf( * 1 使用短作業(yè)優(yōu)先 *n);printf( *

14、0 退出 *n);printf( *n);/system(cls);/system(color 1f);scanf(%d,&option);switch(option)case 0:printf(運行結(jié)束。n);break;case 1:printf(對進(jìn)程用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度。nn); Pinput();SJF();Poutput();break;3.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是對作業(yè)建立結(jié)構(gòu)體，實現(xiàn)對作業(yè)的存儲和管理。設(shè)計過程如下：struct Process_structint Number; /進(jìn)程編號char NameMaxNum; /進(jìn)程名稱 float ArrivalTime

15、; /到達(dá)時間float ServiceTime; /開始運行時間float FinishTime; /運行結(jié)束時間float WholeTime; /運行時間 int run_flag; /調(diào)度標(biāo)志int order; /運行次序double WeightWholeTime; /周轉(zhuǎn)時間double AverageWT_FCFS,AverageWT_SJF; /平均周轉(zhuǎn)時間 double AverageWWT_FCFS,AverageWWT_SJF; /平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間ProcessMaxNum;3.4 算法設(shè)計 短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，是指對短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度的算法。短作業(yè)優(yōu)先的調(diào)度算法是從后備隊

16、列中選擇一個或若干個估計運行時間最短的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存。其算法核心函數(shù)是int SJF()即最短時間優(yōu)先算法：int N; /實際進(jìn)程個數(shù)int SJF(); /短作業(yè)優(yōu)先int SJF() /短作業(yè)優(yōu)先算法float temp_time=0; /當(dāng)期那時間int i=0,j;int number_schedul,temp_counter; /進(jìn)程編號，當(dāng)前已執(zhí)行進(jìn)程個數(shù)float run_time;run_time=Processi.WholeTime;j=1;while(jN)&(Processi.ArrivalTime=Processj.ArrivalTime) /判斷是否有兩個進(jìn)程

17、同時到達(dá)if(Processj.WholeTimeProcessi.WholeTime)run_time=Processi.WholeTime;i=j;j+;/查找下一個被調(diào)度的進(jìn)程/對找到的下一個被調(diào)度的進(jìn)程求相應(yīng)的參數(shù)此模塊是/將作業(yè)表的信息復(fù)制給數(shù)組yM四、程序運行及調(diào)試結(jié)果.4.1.短時間優(yōu)先算法執(zhí)行過程請依次輸入作業(yè)信息:進(jìn)程個數(shù)、進(jìn)程名稱、到達(dá)時間、服務(wù)時間進(jìn)程1：進(jìn)程名稱asdf、到達(dá)時間10、服務(wù)時間3進(jìn)程2：進(jìn)程名稱qwer、到達(dá)時間18、服務(wù)時間9進(jìn)程3：進(jìn)程名稱dgfh、到達(dá)時間24、服務(wù)時間10進(jìn)程4：進(jìn)程名稱fgjg、到達(dá)時間28、服務(wù)時間20進(jìn)程5：進(jìn)程名稱dfhr

18、、到達(dá)時間35、服務(wù)時間1圖(3) 短時間優(yōu)先算法執(zhí)行圖4.2運行結(jié)果：圖（4）最短時間優(yōu)先算法運行結(jié)果四、設(shè)計總結(jié)我這次課程設(shè)計的課題是作業(yè)調(diào)度模擬，在開始做課設(shè)時我對操作系統(tǒng)如何用高級語言來實現(xiàn)很不了解。最后不得不自己查相關(guān)資料，在經(jīng)過了翻閱資料、網(wǎng)上查詢并和同學(xué)討論后我對作業(yè)調(diào)度有了一定的了解。通過溫習(xí)理論知識，我了解了作業(yè)調(diào)度主要是完成作業(yè)從后備狀態(tài)到執(zhí)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，以及從執(zhí)行狀態(tài)到完成狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法的原理是從后備隊列中選擇一個或者若干個估計運行時間最短的作業(yè)，將它們調(diào)入內(nèi)存運行?？傮w來說，本次課程設(shè)計是比較成功的。雖然課設(shè)中遇到了各種問題，但是最終在自己的努力下還是把

19、問題有效地解決了，讓我收獲良多。在課設(shè)中我不斷鞏固課堂所學(xué)的理論知識，加深了對作業(yè)調(diào)度的理解，掌握了短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法，深入學(xué)習(xí)了批處理系統(tǒng)如何組織作業(yè)、管理作業(yè)和調(diào)度作業(yè)，并了解了作業(yè)控制塊的作用以及其內(nèi)容和組織方式。在課設(shè)中培養(yǎng)的自學(xué)及鉆研能力在以后的工作中將幫助我很好的克服困難，順利完成工作。同時，我也體會到實踐來源于理論而又深于理論，我們只有學(xué)好理論知識才能更加順利的完成實踐，只有通過實踐才能強(qiáng)化理論知識。在以后的學(xué)習(xí)中，要培養(yǎng)自己的動手能力和邏輯思維能力，不斷學(xué)習(xí)，不斷進(jìn)步。五、附錄源程序代碼#include#define MaxNum 100using namespace std;

20、 struct Process_structint Number; /進(jìn)程編號char NameMaxNum; /進(jìn)程名稱 float ArrivalTime; /到達(dá)時間float ServiceTime; /開始運行時間float FinishTime; /運行結(jié)束時間float WholeTime; /運行時間 int run_flag; /調(diào)度標(biāo)志int order; /運行次序double WeightWholeTime; /周轉(zhuǎn)時間double AverageWT_FCFS,AverageWT_SJF; /平均周轉(zhuǎn)時間 double AverageWWT_FCFS,AverageW

21、WT_SJF; /平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間ProcessMaxNum;int N; /實際進(jìn)程個數(shù)int SJF(); /短作業(yè)優(yōu)先int SJF() /短作業(yè)優(yōu)先算法float temp_time=0; /當(dāng)期那時間int i=0,j;int number_schedul,temp_counter; /進(jìn)程編號，當(dāng)前已執(zhí)行進(jìn)程個數(shù)float run_time;run_time=Processi.WholeTime;j=1;while(jN)&(Processi.ArrivalTime=Processj.ArrivalTime) /判斷是否有兩個進(jìn)程同時到達(dá)if(Processj.WholeTimeP

22、rocessi.WholeTime)run_time=Processi.WholeTime;i=j;j+;/查找下一個被調(diào)度的進(jìn)程/對找到的下一個被調(diào)度的進(jìn)程求相應(yīng)的參數(shù)number_schedul=i;Processnumber_schedul.ServiceTime=Processnumber_schedul.ArrivalTime;Processnumber_schedul.FinishTime=Processnumber_schedul.ServiceTime+Processnumber_schedul.WholeTime;Processnumber_schedul.run_flag=

23、1;temp_time=Processnumber_schedul.FinishTime; Processnumber_schedul.order=1;temp_counter=1;while(temp_counterN)for(j=0;jN;j+)if(Processj.ArrivalTime=temp_time)&(!Processj.run_flag)run_time=Processj.WholeTime;number_schedul=j;break;for(j=0;jN;j+)if(Processj.ArrivalTime=temp_time)&(!Processj.run_flag)

24、if(Processj.WholeTimerun_time)run_time=Processj.WholeTime;number_schedul=j;/查找下一個被調(diào)度的進(jìn)程/對找到的下一個被調(diào)度的進(jìn)程求相應(yīng)的參數(shù)Processnumber_schedul.ServiceTime=temp_time;Processnumber_schedul.FinishTime=Processnumber_schedul.ServiceTime+Processnumber_schedul.WholeTime;Processnumber_schedul.run_flag=1;temp_time=Process

25、number_schedul.FinishTime;temp_counter+;Processnumber_schedul.order=temp_counter;return 0;int Pinput(); /進(jìn)程參數(shù)輸入int Poutput(); /調(diào)度結(jié)果輸出void main()int option;printf( *作業(yè)調(diào)度模擬*n);printf( * 1 使用短作業(yè)優(yōu)先 *n);printf( * 0 退出 *n);printf( * n);/system(cls);/system(color 1f);scanf(%d,&option);switch(option)case 0:

26、printf(運行結(jié)束。n);break;case 1:printf(對進(jìn)程用短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度。nn); Pinput();SJF();Poutput();break;int Pinput() /進(jìn)程參數(shù)輸入int i;printf(請輸入進(jìn)程個數(shù):n);scanf(%d,&N);for(i=0;iN;i+)printf(*n);printf(請輸入一個進(jìn)程:n,i+1);printf(請輸入進(jìn)程名稱:n);scanf(%s,Processi.Name); printf(請輸入到達(dá)時間:n);scanf(%f,&Processi.ArrivalTime);printf(請輸入服務(wù)時間:n);scanf(%f,&Processi.WholeTime);Proce