時(shí)間片輪轉(zhuǎn)課程設(shè)計(jì)

1、武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱：操作系統(tǒng)原理題 目：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法系 名：信息工程系專業(yè)班級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：司曉梅2015 年 6月 26 日武漢理工大學(xué)華夏學(xué)院信息工程系課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程名稱：操作系統(tǒng)原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：司曉梅班級(jí)名稱：計(jì)算機(jī)1131-2開課系、教研室：自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)一、課程設(shè)計(jì)目的與任務(wù)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是 操作系統(tǒng)原理課程的后續(xù)實(shí)踐課程，旨在通過一周的實(shí)踐訓(xùn)練， 加深學(xué)生對(duì)理論課程中操作系統(tǒng)概念，原理和方法的理解，加強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用操作系統(tǒng)原理、Linux系統(tǒng)、C語言程序設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行實(shí)際問題處理的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生進(jìn)行分析問題 和解決問題的能

2、力，包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測(cè)試的能力。學(xué)生將在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，完成從需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編碼到測(cè)試的全過程。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容與基本要求1、課程設(shè)計(jì)題目時(shí)間片輪轉(zhuǎn)進(jìn)程調(diào)度模擬算法的實(shí)現(xiàn)2、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容用C/C+語言實(shí)現(xiàn)時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的進(jìn)程調(diào)度模擬算法。要求：1 .至少要有5個(gè)以上進(jìn)程2 .進(jìn)程被調(diào)度占有 CPU后，打印出該進(jìn)程正在運(yùn)行的相關(guān)信息提示：時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法中，進(jìn)程調(diào)度程序總是選擇就緒隊(duì)列中的第一個(gè)進(jìn)程，也就是說按照先來先服務(wù)原則調(diào)度，但一旦進(jìn)程占用處理機(jī)則僅使用一個(gè)時(shí)間片。在使用完一個(gè)時(shí)間片后，進(jìn)程還沒有完成其運(yùn)行，它必須釋放出處理機(jī)給下一個(gè)就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程

3、返回到就緒隊(duì)列的末尾 重新排隊(duì)等待再次運(yùn)行。1）進(jìn)程運(yùn)行時(shí)，只打印出相關(guān)提示信息，同時(shí)將它已經(jīng)運(yùn)行的時(shí)間片加1就可以了。2）為進(jìn)程設(shè)計(jì)出 PCB結(jié)構(gòu)。PCB結(jié)構(gòu)所包含的內(nèi)容，有進(jìn)程名、進(jìn)程所需運(yùn)行時(shí)間、已運(yùn)行 時(shí)間和進(jìn)程的狀態(tài)以及指針的信息等。3、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫格式要求：1設(shè)計(jì)題目與要求 2 設(shè)計(jì)思想3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的說明和模塊的算法流程圖5 使用說明書（即用戶手冊(cè)）：內(nèi)容包含如何登錄、退出、讀、寫等操作說明6運(yùn)行結(jié)果和結(jié)果分析（其中包括實(shí)驗(yàn)的檢查結(jié)果、程序的運(yùn)行情況）7自我評(píng)價(jià)與總結(jié) 8 附錄：程序清單，注意加注釋（包括關(guān)鍵字、方法、變量 等），在每個(gè)模塊前加注釋；三、課程設(shè)計(jì)步驟及

4、時(shí)間進(jìn)度和場(chǎng)地安排本課程設(shè)計(jì)將安排在第 17周，現(xiàn)代教育技術(shù)中心。具體安排如下：時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容第一天下發(fā)任務(wù)書，學(xué)生查閱資料第二天系統(tǒng)設(shè)計(jì)和原型開發(fā)第三天-第四天系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)第五天系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試、打包和驗(yàn)收課程設(shè)計(jì)集中時(shí)間安排:周次、星期一星期二星期三星期四星期五第17周第2-3節(jié)第2-3節(jié)第2-3節(jié)第2-3節(jié)第3-6節(jié)地點(diǎn)現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教現(xiàn)教四、課程設(shè)計(jì)考核及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程設(shè)計(jì)考核將綜合考慮學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案、運(yùn)行結(jié)果、課程設(shè)計(jì)報(bào)告書的質(zhì)量、態(tài)度、考勤、答辯情況等各因素。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如下：（1）設(shè)計(jì)方案正確，具有可行性、創(chuàng)新性；30 分（2）系統(tǒng)開發(fā)效果較好；20分（3）設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范、課程設(shè)計(jì)報(bào)

5、告質(zhì)量高、參考文獻(xiàn)充分20分（4）課程設(shè)計(jì)答辯時(shí)，問題回答正確；20分（5）態(tài)度認(rèn)真、刻苦鉆研、遵守紀(jì)律；10分按上述五項(xiàng)分別記分后求和，總分按五級(jí)制記載最后成績(jī)。優(yōu)秀（10090分），良好（8089分），中等（7079分），及格（6069分），不及格（059分）1、 實(shí)驗(yàn)概敘1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐靼讜r(shí)間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理， 通過實(shí)驗(yàn)讓自己更明白切身體會(huì)的深！ 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)主要是解決處理機(jī)調(diào)度進(jìn)程時(shí)的優(yōu)化！ 正確理解提高處理機(jī)的利用率及改善系統(tǒng)性能在很大程度上取決于處理機(jī)調(diào)度性能的好壞， 在操作系統(tǒng)中調(diào)度的實(shí)質(zhì)是一種資源分配， 調(diào)度算 法是指根據(jù)系統(tǒng)的資源分配策略規(guī)定的資源分配算法， 對(duì)不同的

6、系統(tǒng)和系統(tǒng)目標(biāo)， 應(yīng)采用不的調(diào)度算法。 在多道程序或多任務(wù)系統(tǒng)中， 系統(tǒng)同時(shí)處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程有若干個(gè)。 也就是 說能運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處理機(jī)個(gè)數(shù)。 為了使系統(tǒng)中的各進(jìn)程能有條不紊地運(yùn)行， 必須選擇某種調(diào)度策略，以選擇一進(jìn)程占用處理機(jī)。通過本實(shí)驗(yàn)， 加深對(duì)處理機(jī)調(diào)度的理解。 弄明白時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的工作流程和原理， 通過實(shí)驗(yàn)讓自己更明白切身體會(huì)的深！1.2 實(shí)驗(yàn)原理基于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用 C 語言編程實(shí)現(xiàn)1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境（使用的軟件）Visual C+6.02、實(shí)驗(yàn)思想及內(nèi)容2.1 設(shè)計(jì)思想按照時(shí)間片工作原理: 時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的原則是系統(tǒng)將所有的就緒進(jìn)程按照先來先服務(wù)的原則排成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度

7、時(shí)，把CPU配對(duì)手進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片，當(dāng)執(zhí)行完時(shí), 有一個(gè)計(jì)時(shí)器發(fā)出時(shí)鐘中斷請(qǐng)求， 該進(jìn)程停止， 并被送到就緒隊(duì)列的末尾， 然后再把處理機(jī)分配就緒隊(duì)列的隊(duì)列進(jìn)程，同時(shí)也讓它執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片 !2.2 實(shí)驗(yàn)原理基于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想用C語言編程實(shí)現(xiàn)2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)間片大小固定，由用戶輸入。進(jìn)程個(gè)數(shù)由用戶輸入。每個(gè)進(jìn)程用一個(gè) PCB表示。PCB包括進(jìn)程名，到達(dá)時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間，剩余時(shí)間，進(jìn)程狀 態(tài)，鏈接指針。其中，進(jìn)程名，到達(dá)時(shí)間和運(yùn)行時(shí)間由用戶輸入，剩余時(shí)間的初值等于運(yùn)行時(shí)間。為簡(jiǎn)單起見，進(jìn)程狀態(tài)設(shè)為三種：就緒，運(yùn)行和完成。鏈接指針指向下一個(gè)進(jìn)程的PCB；按照進(jìn)程到達(dá)的先后順序排成

8、一個(gè)隊(duì)列。設(shè)置一個(gè)隊(duì)頭指針指向隊(duì)列中第一個(gè)進(jìn) 程，并設(shè)置一個(gè)隊(duì)尾指針指向隊(duì)列中的最后一個(gè)進(jìn)程；執(zhí)行調(diào)度時(shí)，先選擇隊(duì)首的第一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行。另外設(shè)置一個(gè)指向當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程的指針；由于本實(shí)驗(yàn)是模擬實(shí)驗(yàn)， 所以對(duì)選中進(jìn)程并不實(shí)際啟動(dòng)運(yùn)行， 而只是執(zhí)行： 被選中進(jìn)程的狀態(tài)置為運(yùn)行態(tài)； 被選中進(jìn)程的剩余時(shí)間減去時(shí)間片大小； 按照隊(duì)列的順序依次輸出每個(gè)進(jìn)程的進(jìn)程名，到達(dá)時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間，剩余時(shí)間，進(jìn)程狀態(tài)。用這三個(gè)操作來模擬進(jìn)程的一次運(yùn)行；進(jìn)程運(yùn)行一次后， 以后的調(diào)度則將當(dāng)前指針依次下移一個(gè)位置， 指向下一個(gè)進(jìn)程， 即調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行指針，以指示應(yīng)運(yùn)行進(jìn)程。同時(shí)還應(yīng)判斷該進(jìn)程的剩余時(shí)間是否為 0 。如果不為0，則等待

9、下一輪的運(yùn)行；如果該進(jìn)程的剩余時(shí)間為0，則將該進(jìn)程的狀態(tài)置為完成態(tài)，并退出隊(duì)列；若處于就緒態(tài)的進(jìn)程不為空，則重復(fù)第d 步和第 e 步直到所有進(jìn)程都運(yùn)行完為止。2.4 算法流程圖開始初始化PCB,輸入進(jìn)程信各進(jìn)程按優(yōu)先數(shù)從高到低排列就緒隊(duì)列 為一2士克空？就緒隊(duì)列首進(jìn)程投入運(yùn) 行時(shí)間片到，運(yùn)行進(jìn)程已占用CUP時(shí)間+1運(yùn)行進(jìn)程已占用CPU時(shí)間進(jìn)程完成撤達(dá)到所需運(yùn)行廣銷該進(jìn)程 時(shí)間使運(yùn)行進(jìn)程優(yōu)先數(shù)-1,把運(yùn)行 進(jìn)程插入優(yōu)先隊(duì)列。2.5 實(shí)驗(yàn)過程（實(shí)驗(yàn)步驟、記錄、數(shù)據(jù)、分析）測(cè)試用例1：屏幕顯示： Please input the process name, arrive time and run t

10、ime 輸入：1 2 12 3 13 2 24 1 25 1 1測(cè)試數(shù)據(jù)2:1 1 22 3 23 1 24 3 15 1 1測(cè)試數(shù)據(jù)3:1 1 12 2 23 2 14 1 25 1 13、結(jié)論（結(jié)果）3.1測(cè)試數(shù)據(jù)1的運(yùn)行結(jié)果（截圖）：釜H # H X H M M MW M Xname： arrive run rest stateHfrhplease inputprocess neifne arpiue tine and run tine ：1Please inputtheslice,W；NXXXNXXKXM?ChNNNNKNXXMHMM；NMNHN)i*X*XMXNidineAFI ue

11、4tMM4cMreststate122the 1 2ruti122example - 11nrncft?i nnmh杵;耳ra2七0桌面1111）在八1.。0Ploaoo inputthoprocooo nunborPlease inputFor1234513131example：22211the 1 2psoee殳殳 nnma. nwiuc t ine and t*un tine ： 1K 0 -X K -竺nameMMM MM MM MM1 arriveK，K K人入JrunC A M M A M A M ArestM M M A A A M Mstate5110running3122re

12、ady1122vad4311ready2322readynamearriverunreststate3121running1122ready4311ready2322ready| XXXXXKXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXnamearriverunreststate3121ready1121running4311ready2“ M W w322ready1 K K . K K|nanearrivec s K K K /runrest K E K K statePlease inputtheslice ：13.3測(cè)試數(shù)據(jù)3的運(yùn)行結(jié)果（截圖）：c *C ： cDo

13、cujents and SettingsAAdiiinistr atorA桌面Debagl. exwPlease input the process number：5Please input the process nanearriue tine and run tine：Forexample： 1211 112 223 214 125 11Please input the slice：1nanearriue funreststate5t1R*nnn ing4122ready1111VRAfly3211ready2222readynanearriue runreststate4121runni

14、ngi1 11ready3211ready2222readyWWfAMXnanearrive runreststate4121ready11 10running3211ready2222readyIMMXMMXMMKMMMMXMMMMMMMMMMMXMMXMMMMMMMMMnanearriue runreststate4121readyscanf( %d, &a);printf( nPlease input the process name,arrive time and run time:nFor example: 1 2 1n);for (i =0;i name,&p- arrive, &

15、p- run);p - rest =p-run;p - state =ready;if (rear =NULL) /* 只有一個(gè)進(jìn)程 */head=p;p- next =NULL;rear =p;elset=NULL;q=head;while (q &q- arrive arrive) t=q;q =q- next; if (q =head) /*指向頭進(jìn)程的下一個(gè)進(jìn)程*/p- next =head;head =p;else if (t =rear) /*運(yùn)行到最后一個(gè)進(jìn)程*/ rear -next =p;p -next =NULL;rear =p; elset - next =p; p- n

16、ext =q; return head;void output( struct stud *head)struct stud *p, *t, *r;int slice;printf( Please input the slice: );scanf( %d”, &slice); while (head != NULL) r =p=head;while (p != NULL)/*剩余時(shí)間減去時(shí)間片*/t =head;p- rest =p- rest - slice;p- state =running;if (p-rest rest =0;printf(printf(n*nametarrivetru

17、ntresttstaten*n););while (t !=NULL) printf( %dt%dt%dt%dt%sn ,t -name,t-arrive,t - run,t - rest,t - state);t =t - next;if (p-rest =0) /*判斷是否刪除結(jié)點(diǎn)*/ if (p =head)head=p- next; free(p);p=head; /*刪除頭結(jié)點(diǎn)*/ elser- next =p- next; p=r- next;r=p; else r=p;p -state =ready ;/*如果不刪除頭結(jié)點(diǎn)指針指向下一個(gè)，狀態(tài)變?yōu)闇?zhǔn)備 */p =p- next;v

18、oid main()struct stud *head;head =create();output(head);5、小結(jié)5.1 實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的錯(cuò)誤及原因分析:5.1.1 程序運(yùn)行不下去：錯(cuò)誤分析：鏈表初始化排序過程中：指針p=Null時(shí)，不能執(zhí)行q-arrive等命令;錯(cuò)誤解決方法：將while (q - arrive arrive &q)t=q;q =q- next; 改為： while (q &q- arrive arrive)t=q;q =q- next; 5.1.2 進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間大于時(shí)間片時(shí)，程序進(jìn)入死循環(huán)：當(dāng)進(jìn)程所需時(shí)間等于時(shí)間片時(shí)，運(yùn)行結(jié)果正確：進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間大于時(shí)間片時(shí)，程序進(jìn)入死循環(huán):錯(cuò)誤分析：進(jìn)程所需剩余時(shí)間計(jì)算錯(cuò)誤； 錯(cuò)誤修改：將while (p!=NULL)t=head;p- rest =p-run- slice;p- state =running;修改為：while (p != NULL)t=head;p- rest =p-rest- slice;p- state =running;5.2 實(shí)驗(yàn)的體會(huì)及收獲:通過這次試驗(yàn)，我對(duì)處理機(jī)的調(diào)度算法一基于時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法思想有了更深的 理解;另外使我對(duì)鏈表的知識(shí)有了更深的理解，而且鍛煉了我的思維能力，使我能更全面地 思考問題，以后還需要多做些這方面的練習(xí)。5.3 實(shí)驗(yàn)還需改進(jìn)之處：