操作系统结课实验报告.docx
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操作系统结课实验报告.docx
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操作系统结课实验报告
计算机科学与技术学院
2013-2014学年第1学期
《操作系统》实验报告
题目:
作业管理,进程管理,存储管理
班级:
学号:
姓名:
教师:
成绩:
实验一作业管理
题目分析
设计目的
(1)加深对作业概念的理解。
(2)深入了解批处理系统如何组织作业、管理作业和调度作业。
设计内容
编写程序完成批处理系统中的作业调度,要求采用响应比高者优先的作业调度算法。
实验具体包括:
首先确定作业控制块的内容和组织方式;然后完成作业调度;最后编写主函数,对所做的工作进行测试。
相关知识概述
操作系统根据允许并行工作的道数和一定的算法从系统中选取若干作业把它们装入主存储器,使它们有机会获得处理机运行,这项工作被成为“作业调度”。
实现这部分功能的程序就是“作业调度程序”。
实验设计
基本设计思路
作业调度的实现主要由两个问题:
一个是如何将系统中的作业组织起来;另一个是如何进行作业调度。
为了将系统中的作业组织起来,需要为每个进入系统的作业建立档案以记录和作业相关的信息,例如,作业名、作业所需资源、作业执行时间、作业进入系统的时间、作业信息在存储器中的位置、指向下一个作业的控制块指针等信息。
这个记录作业相关信息的数据块称为作业控制块(JCB),并将系统中等待作业调度的作业控制块组织成一个队列,这个队列称为后备队列。
一个作业的全部信息进入系统后,就为其建立作业控制块,并挂入后备队列。
当进行作业调度时,从后备队列中查找选择作业。
由于实验中没有实际作业,作业控制块中的信息内容只使用了实验中需要的数据。
作业控制块中首先应该包括作业名;其次是作业所需资源,根据需要,实验中只包括需要内存的大小(采用可移动的可变分区方式管理内存,作业大小就是需要内存的大小)、打印机的数量和磁带机的数量;采用响应比高者优先作业调度算法,为了计算响应比,还需要有作业的估计执行时间、作业在系统中的等待时间;另外,指向下一个作业控制块的指针必不可少。
主要数据结构描述
作业控制块及队列的数据结构定义
typedefstructjcb
{charname[4];//作业名
intlength;//作业长度,所需内存大小
intprinter;//作业执行所需打印机的数量
inttape;//作业执行所需磁带机的数量
intruntime;//作业估计执行时间
intwaittime;//作业在系统中的等待时间
intnext;//指向下一个作业控制块的指针
}JCB;//作业控制块类型定义
#definen10//假定系统中可容纳的作业数量为n
JCBjobtable[10];//作业表
intjobcount;//系统内现有作业数量
主要算法描述
实验中采用响应比高者优先算法,响应比的定义为:
响应比的定义为:
响应比=作业的等待时间/作业估计执行时间
采用响应比高者优先调度算法进行调度时,必须计算系统中的所有满足必要条件作业的响应比,从中选择响应比最高的一个作业装入主存储器分配资源。
由于是实验,所以就将作业控制块出队,并输出作业名代替装入主存储器,同时修改系统的资源数量。
用同样方法选择第二个第三个……直到不再有满足必要条件的作业。
模拟程序中,首先要假设系统的资源情况,假设系统资源只有64MB主存、4台磁带机和2台打印机。
然后手工输入某个时刻系统的各个作业情况。
最后进行作业调度,并将结果输出。
编码实现
/***************高响应比优先算法************************/
#include"stdio.h"
#include"iostream.h"
#include"string.h"
#definen10//假定系统中可容纳的作业数量为n
typedefstructjcb
{
charname[4];//作业名
intlength;//作业长度,所需内存大小
intprinter;//作业执行所需打印机的数量
inttape;//作业执行所需磁带机的数量
intruntime;//作业估计执行时间
intwaittime;//作业在系统中的等待时间
intnext;//指向下一个作业控制块的指针
}JCB;//作业控制块类型定义
inthead;//作业队列头指针定义
inttape,printer;
longmemory;
JCBjobtable[n];//作业表
intjobcount=0;//系统内现有作业数量
voidshedule()
//作业调度函数
{floatxk,k;
intp,q,s,t;
do
{p=head;
q=s=-1;
k=0;
while(p!
=-1)
{
if(jobtable[p].length<=memory&&jobtable[p].tape<=tape&&jobtable[p].printer<=printer)
{//系统可用资源是否满足作业要求
xk=(float)(jobtable[p].waittime)/jobtable[p].runtime;
if(q==0||xk>k)
//满足条件的第一个作业或者作业q的响应比小于作业p的响应比
{k=xk;//记录响应比
q=p;
t=s;
}//if
}//if
s=p;
p=jobtable[p].next;//指针p后移
}//while
if(q!
=-1)
{
if(t==-1)//是作业队列的第一个
head=jobtable[head].next;
else
jobtable[t].next=jobtable[q].next;
//为作业q分配资源:
分配内存空间;分配磁带机;分配打印机
memory=memory-jobtable[q].length;
tape=tape-jobtable[q].tape;
printer=jobtable[q].printer;
cout<<"选中作业的作业名:
"< } }while(q! =-1); }//作业调度函数结束 voidmain() { charname[4]; intsize,tcount,pcount,wtime,rtime; intp; //系统数据初始化 memory=65536; tape=4; printer=2; head=-1; cout<<"请输入作业相关数据(以作业大小为负数停止输入): "< //输入数据,建立作业队列 cout<<"作业名-作业大小-磁带机数-打印机数-等待时间-估计执行时间"< cin>>name>>size>>tcount>>pcount>>wtime>>rtime; floatm=(float)wtime/rtime; cout<<"作业"< "< while(size! =-1) {//创建JCB if(jobcount else{ cout<<"无法再创建作业"< break; } jobcount++; //填写该作业相关内容 strcpy(jobtable[p].name,name); jobtable[p].length=size; jobtable[p].printer=pcount; jobtable[p].tape=tcount; jobtable[p].runtime=rtime; jobtable[p].waittime=wtime; //挂入作业队列队首 jobtable[p].next=head; head=p; //输入一个作业数据 cout<<"作业名-作业大小-磁带机数-打印机数-等待时间-估计执行时间"< cin>>name>>size>>tcount>>pcount>>wtime>>rtime; m=(float)wtime/rtime; cout<<"作业"< "< }//while shedule();//进行作业调度 }//main()函数结束 /*************************短作业优先*********************/ //将上述实验中的作业调度算法改为短作业优先调度算法重新完成上述工作: #include"string.h" #include #definen20 typedefstructjcb { charname[4]; intlength; intprinter; inttape; intruntime; intwaittime; intnext; }JCB; inthead; inttape,printer; longmemory; JCBjobtable[n]; intjobcount=0; schedule() { floatxk,k; intp,q,s,t; do { p=head; q=s=-1; k=10000; while(p! =-1) { if(jobtable[p].length<=memory&&jobtable[p].tape<=tape&&jobtable[p].printer<=printer) { xk=jobtable[p].length; if(q==0||xk { k=xk; q=p; t=s; } } s=p; p=jobtable[p].next; } if(q! =-1) { if(t==-1) { head=jobtable[head].next; } else jobtable[t].next=jobtable[q].next; memory=memory-jobtable[q].length; tape=tape-jobtable[q].tape; printer=printer-jobtable[q].printer; printf("选中作业的作业名: %s\n",jobtable[q].name); } }while(q! =-1); } voidmain() { charname[4]; intsize,tcount,pcount,wtime,rtime; intp; memory=65536; tape=4; printer=4; head=-1; printf("请输入作业相关的数据(以作业大小为负数停止输入): \n"); printf("作业名-作业大小-磁带机数-打印机数-等待时间-估计执行时间\n"); scanf("%s%d%d%d%d%d",name,&size,&tcount,&pcount,&wtime,&rtime); while(size! =-1) { if(jobcount p=jobcount; else { printf("无法在创建作业\n"); break; } jobcount++; strcpy(jobtable[p].name,name); jobtable[p].length=size; jobtable[p].printer=pcount; jobtable[p].tape=tcount; jobtable[p].runtime=rtime; jobtable[p].waittime=wtime; jobtable[p].next=head; head=p; printf("作业名-作业大小-磁带机数-打印机数-等待时间-估计执行时间\n"); scanf("%s%d%d%d%d%d",name,&size,&tcount,&pcount,&wtime,&rtime); } schedule(); } 实现过程总结 程序安装使用手册 使用平台: VC++6.0 运行程序后根据提示信息输入作业相关数据。 结果分析与总结 结果分析 课内: 课外: 短作业算法只考虑到了作业的长度,不能适用于大部分情况;高响应比算法根据等待时间和执行时间的比值,兼顾了作业大小,能够比较公平的执行作业。 总结与建议 经过这次实验使我对作业的调度过程以及算法有了深刻的认识,作业调度是否合理需要考虑到方方面面,作业大小和响应比都只是其中的一部分,寻找做到真正有效率而且公平的利用资源的算法十分重要。 参考资料 实验指导书和课本 /********************************************************/ 实验二单处理机系统的进程调度 题目分析 设计目的 (1)加深对进程概念的理解,明确进程和程序的区别。 (2)深入了解系统如何组织进程,创建进程。 (3)进一步认识如何实现处理机调度。 设计内容 编写程序完成单处理机系统的进程调度,要求采用时间片轮转调度算法。 实验具体包括: 首先确定进程控制块的内容和组织方式;然后完成进程创建原语和进程调度原语;最后编写主函数对所做工作进行测试。 相关知识概述 定义进程控制块结构用结构体实现,了解进程调度的算法本质。 采取了时间片轮转法来实现对进程的控制,体统定义时间片,时间片一到,当前进程结束,调用另一个进程。 进程的概念: 进程是程序的一次执行。 进程的组织方式: 利用进程控制块PCB记录各个进程执行时的情况。 进程控制块包含标志信息,说明信息,现场信息和管理信息。 进程的创建是申请进程控制块,申请资源,填写进程控制块,挂入就绪队列。 进程的调度: 时间片轮转调度算法。 实验设计 基本设计思路 (1)申请进程控制块。 进程控制块的数量是有限的,如果没有空闲进程控制块,则进程不能创建,如果申请成功才可以执行第二步。 (2)申请资源。 除了进程控制块外,还需要有必要的资源才能创建进程,如果申请资源不成功,则不能创建进程,并且归还己申请的进程控制块;如果申请成功,则执行第三步,实验无法申请资源,所以模拟程序忽略了申请资源这一步。 (3)填写进程控制块。 将该进程信息写入进程控制块内,实验中只有进程标识符、进程状态可以填写,每个进程现场信息中的寄存器内容由于没有具体数据而使用进程(模拟进程创建时,需输入进程标识符字,进程标识符本应系统建立,并且是唯一的,输入时注意不要冲突),刚刚创建的进程应该为就绪态,然后转去执行第四步。 (4)挂入就绪队列。 如果原来就绪队列不为空,则将该进程控制块挂入就绪队列尾部,并修改就绪队列尾部指针;如果原来就绪队列为空,则将就绪队列的头指针、尾指针均指向该进程控制块,进程创建完成。 主要数据结构描述 第一,进程控制块结构 struct { intname;//进程标志符 intstatus;//进程状态 intax,bx,cx,dx;//进程现场信息,通用寄存器内容 intpc;//进程现场信息,程序计数器内容 intpsw;//进程现场信息,程序状态寄存器内容 intnext;//下一个进程控制块的位置 inttime;//所需运行时间 intfinished; }pcbarea[n];//模拟进程控制块区域的数组 第二,进程队列 struct { inthead; inttail; }ready;//定义就绪队列的头指针head和尾指针tail intpfree;//定义指向空闲进程控制块队列的指针 第三,创建进程函数 第四,进程调度函数 主要算法描述 时间片轮转调度算法,给每个进程分配固定大小的时间片,依次执行。 优先数调度算法,给每个进程分配一个优先级,按照优先级的大小来决定进程执行次序。 create(intx)创建进程,如果空闲队列的控制进程块为空,无法创建,否者将其取下,填写控制块内容,挂入就绪队列,队列为空,首位指针指向当前送来进程,否则挂入队尾。 sheduling()检查是否有进程,如果有回复现场信息并执行,同时ready.head后移。 编码实现 /****************课内: 时间片轮转调度算法***************/ #include"stdio.h" #include #definerunning1//用running表示进程处于运行态 #defineaready2//用aready表示进程处于就绪态 #defineblocking3//用blocking表示进程处于等待态 #definesometime5//用sometime表示时间片大小 #definen10//假定系统允许进程个数为n usingnamespacestd; intcount=0;//表示当前进程的数目 intnum_fin=0;//表示结束的进程数目 struct { intname;//进程标志符 intstatus;//进程状态 intax,bx,cx,dx;//进程现场信息,通用寄存器内容 intpc;//进程现场信息,程序计数器内容 intpsw;//进程现场信息,程序状态寄存器内容 intnext;//下一个进程控制块的位置 inttime;//所需运行时间 intfinished; }pcbarea[n];//模拟进程控制块区域的数组 intPSW,AX,BX,CX,DX,PC,TIME;//模拟寄存器 intrun;//定义指向正在运行进程的进程控制块的指针 struct { inthead; inttail; }ready;//定义就绪队列的头指针head和尾指针tail intpfree;//定义指向空闲进程控制块队列的指针 voidprint() { cout<<"进程标志符: "< cout<<"进程状态: "< cout<<"寄存器内容: axbxcxdxpcpsw: "< < if(pcbarea[run].time<=0) { cout<<"该进程已经运行完毕。 "< pcbarea[run].finished=1; num_fin++;//结束进程数加一 run=run+1;//如果已经结束就从队列中删除 } else cout<<"还需要运行"< } intsheduling()//进程调度函数 { inti;//用于记录就绪队列头指针的位置 if(ready.head==-1)//空闲进程控制块队列为空,退出 { cout<<"无就绪进程"< return0; } i=ready.head;//就绪队列头指针赋给i //cout< ready.head=pcbarea[ready.head].next;//就绪队列头指针后移 if(ready.head==-1) ready.tail=-1;//就绪队列为空,修正尾指针ready.tail pcbarea[i].status=running;//修改进程控制块状态 TIME=TIME-sometime;//设置相对时钟寄存器 //恢复该进程现场信息 AX=pcbarea[run].ax; BX=pcbarea[run].bx; CX=pcbarea[run].cx; DX=pcbarea[run].dx; PC=pcbarea[run].pc; PSW=pcbarea[run].psw; run=i;//修改指向运行进程的指针 pcbarea[run].time=pcbarea[run].time-5; print(); }//进程调度函数结束 intcreate(intx,inttime) //创建进程 { inti; //TIME=0;//进程刚开始创建的时候默认已经运行的时间片为0 if(pfree==-1)//空闲进程控制块队列为空 { cout<<"无空闲进程控制块,进程创建失败"< return0; } i=pfree;//取空闲进程控制块队列的第一个 pfree=pcbarea[pfree].next;//pfree后移 //填写该进程控制块内容: pcbarea[i].name=x; pcbarea[i].status=aready; pcbarea[i].ax=x; pcbarea[i].bx=x; pcbarea[i].cx=x; pcbarea[i].dx=x; pcbarea[i].pc=x; pcbarea[i].psw=x; pcbarea[i].time=time; pcbarea[i].finished=0; if(ready.head! =-1)//就绪队列不空时,挂入就绪队列方式 { pcbarea[ready.tail].next=i; ready.tail=i; pcbarea[ready.tail].next=-1; } else//就绪队列空时,挂入就绪队列方式 { ready.head=i; ready.tail=i; pcbarea[ready.tail].next=-1; } return1; } voidmain() { //系统初始化
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