模擬進(jìn)程調(diào)度功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)(MFC版本)

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目錄

1、設(shè)計(jì)目的意義2

1.1、目的意義21.2、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)22、設(shè)計(jì)方案3

2.1、軟硬件環(huán)境32.2、開發(fā)工具32.3、思路33、程序功能模塊設(shè)計(jì)4

3.1、總體模塊43.2、部分模塊43.3、詳細(xì)功能描述64、程序總控流程圖65、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8

5.1、PCB結(jié)構(gòu)85.2、進(jìn)程狀態(tài)結(jié)構(gòu)85.3、控件結(jié)構(gòu)96、程序代碼結(jié)構(gòu)97、程序主要代碼解析108、測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果158.1、運(yùn)行時(shí)部分界面15

8.2、數(shù)據(jù)測(cè)試記錄179、設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法1810、結(jié)論1810.1、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)狀況18

10.2、系統(tǒng)特點(diǎn)1810.3、設(shè)計(jì)體會(huì)及收獲1811、參考資料19

模擬進(jìn)程調(diào)度功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、設(shè)計(jì)目的意義

1.1、目的意義

通過課程設(shè)計(jì)理解進(jìn)程調(diào)度的概念，深入了解進(jìn)程控制的功能、進(jìn)程的創(chuàng)立、刪除以

及進(jìn)程各個(gè)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換過程；實(shí)現(xiàn)先來先服務(wù)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法對(duì)進(jìn)程進(jìn)行的調(diào)度過程；通過觀測(cè)有關(guān)的隊(duì)列結(jié)構(gòu)的內(nèi)容的動(dòng)態(tài)變化過程深入體會(huì)各個(gè)調(diào)度算法的特點(diǎn)；從而能夠更好的穩(wěn)定從書本上學(xué)到的知識(shí)。編程過程中需要建立隊(duì)列等結(jié)構(gòu)進(jìn)行各種操作，通過該次課程設(shè)計(jì)，我們更加從實(shí)用

的角度對(duì)《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程內(nèi)容進(jìn)行更深入理解和更熟練的應(yīng)用。

使用C++語言進(jìn)行編程，通過對(duì)調(diào)度功能的編程實(shí)現(xiàn)，不但能有效訓(xùn)練我們對(duì)編程語

言的熟練使用，還能促進(jìn)我們獨(dú)立思考解決問題、以及獨(dú)立查新獲取知識(shí)的能力。1.2、實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

一個(gè)進(jìn)程的生命期可以劃分為一組狀態(tài)，這些狀態(tài)刻畫了整個(gè)進(jìn)程。系統(tǒng)根據(jù)PCB結(jié)

構(gòu)中的狀態(tài)值控制過程。在進(jìn)程的生命期內(nèi)，一個(gè)進(jìn)程至少具有5種基本狀態(tài)，它們是：初始態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、等待狀態(tài)、就緒狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)。通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)立和查看功能；實(shí)現(xiàn)多種進(jìn)程調(diào)度算法：先來先服務(wù)算法、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法等；實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行進(jìn)程的阻塞，對(duì)等待進(jìn)程的喚醒等功能。進(jìn)程的轉(zhuǎn)換過程如下：

2、設(shè)計(jì)方案

2．1軟硬件環(huán)境硬件設(shè)備：PC機(jī)

軟件設(shè)備：WINDOWSXP、MicrosoftVisualC++6.02．2、開發(fā)工具

由于現(xiàn)在使用的操作系統(tǒng)大多數(shù)都是微軟公司的產(chǎn)品，為了更好更貼近的模擬操作系

統(tǒng)中進(jìn)程調(diào)度功能，我們選擇使用C++語言，開發(fā)平臺(tái)MicrosoftVisualC++6.0，借助MFC來完成應(yīng)用Windows應(yīng)用程序的開發(fā)。另外通過課余時(shí)間的學(xué)習(xí)，對(duì)Windows應(yīng)用程序的開發(fā)過程也有一些了解，很想學(xué)以致用，做點(diǎn)使用的東西加深對(duì)學(xué)習(xí)過的知識(shí)的理解與吸收。2.3、思路

進(jìn)程根據(jù)外界條件的不斷變化引起狀態(tài)的改變，可以利用系統(tǒng)時(shí)間片的大小、進(jìn)程執(zhí)

行時(shí)間、進(jìn)入主存的時(shí)間、系統(tǒng)內(nèi)存大小、以及調(diào)度算法的選擇來作為條件對(duì)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。通過在對(duì)話框中添加按鈕、文本編輯框、列表等控件，并為控件關(guān)聯(lián)相應(yīng)的變量和消息函數(shù)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)控件內(nèi)部以及控件之間的協(xié)同工作，并使用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間的設(shè)置，從而完成系統(tǒng)所要求的進(jìn)程調(diào)度工作。Windows應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)硬件之間的相互關(guān)系如下：

3、程序功能模塊設(shè)計(jì)（程序功能模塊劃分及層次等）

3.1、總體模塊

3.2、部分模塊

3.3、詳細(xì)功能描述

根據(jù)需要設(shè)置系統(tǒng)內(nèi)存的大小

選擇不同的進(jìn)度調(diào)度算法進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度模擬設(shè)置進(jìn)程的各種屬性值創(chuàng)立進(jìn)程

根據(jù)進(jìn)程不同的狀態(tài)放在不同的位置顯示進(jìn)程調(diào)度過程中的動(dòng)態(tài)變化狀況在某一時(shí)間點(diǎn)擊按鈕進(jìn)行進(jìn)程調(diào)度模擬

進(jìn)程調(diào)度模擬過程中可以暫停調(diào)度過程，查看進(jìn)程的狀態(tài)變化過程通過雙擊狀態(tài)列表中的某個(gè)進(jìn)程可以查看進(jìn)程的各屬性值對(duì)執(zhí)行進(jìn)程、就緒進(jìn)程進(jìn)行強(qiáng)制“阻塞〞操作對(duì)等待進(jìn)程進(jìn)行強(qiáng)制“就緒〞操作

將沒有執(zhí)行完畢的進(jìn)程進(jìn)行強(qiáng)制“殺死〞操作

4、程序總控流程圖

(見下頁)

5、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.2、進(jìn)程狀態(tài)結(jié)構(gòu)

6、程序代碼結(jié)構(gòu)

程序主要函數(shù)如下，各函數(shù)通過關(guān)聯(lián)相關(guān)變量進(jìn)行消息傳遞CProgressExDlg::CProgressExDlg(CWnd*pParent/*=NULL*/)

:CDialog(CProgressExDlg::IDD,pParent)

構(gòu)造函數(shù)，調(diào)用基類CProgressExDlg，并傳遞兩個(gè)參數(shù)：一個(gè)CProgressExDlg類的IDD成員，一個(gè)是父窗口指針。

voidCProgressExDlg::DoDataExchange(CDataExchange*pDX)

主要用來完成對(duì)話框數(shù)據(jù)的交換和校驗(yàn)。voidCProgressExDlg::OnButPause()

用于暫停進(jìn)程調(diào)度操作

voidCProgressExDlg::OnButStart()

用于啟動(dòng)進(jìn)程調(diào)度

voidCProgressExDlg::OnButton1()

用于復(fù)位，清除各進(jìn)程

voidCProgressExDlg::OnButton2()

用于創(chuàng)立進(jìn)程

voidCProgressExDlg::OnButtonBlock()

用于使選定進(jìn)程進(jìn)入就緒狀態(tài)

voidCProgressExDlg::OnButtonKill()

用于殺死選定進(jìn)程

voidCProgressExDlg::OnButtonNotify()

用于阻塞選定進(jìn)程

HBRUSHCProgressExDlg::OnCtlColor(CDC*pDC,CWnd*pWnd,UINTnCtlColor)

用于設(shè)置顯示進(jìn)程屬性時(shí)的字體和顏色

voidCProgressExDlg::OnDblclkListReadypro()

用于雙擊就緒隊(duì)列中的某個(gè)進(jìn)程，進(jìn)而顯示其屬性voidCProgressExDlg::OnDblclkListRunpro()

用于雙擊執(zhí)行隊(duì)列中的某個(gè)進(jìn)程，進(jìn)而顯示其屬性voidCProgressExDlg::OnDblclkListWaitpro()

用于雙擊等待隊(duì)列中的某個(gè)進(jìn)程，進(jìn)而顯示其屬性BOOLCProgressExDlg::OnInitDialog()

初始化對(duì)話框

voidCProgressExDlg::OnPaint()

繪制對(duì)話框

voidCProgressExDlg::OnTimer(UINTnIDEvent)

處理各種調(diào)度算法

7、程序主要代碼解析

由于代碼較多，以下只列出了先來先服務(wù)算法和最短作業(yè)優(yōu)先算法的代碼。

if(nIDEvent==0)//為先來先服務(wù)調(diào)度算法

{

if(((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())==0)(ReadyVec.size()!=0))//假使沒有進(jìn)程運(yùn)行，先擇優(yōu)先級(jí)最高的進(jìn)入運(yùn)行{

sort(ReadyVec.begin(),ReadyVec.end(),Compare);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-ResetContent();for(inti=0;iReadyVec.size();i++){

CStringbuf;

buf.Format(%d%s,ReadyVec[i].PID,ReadyVec[i].PName);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-InsertString(i,buf);}

ReadyVec[0].status=0;

RunVec.push_back(ReadyVec[0]);tempRunPcb=ReadyVec[0];

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-DeleteString(0);CStringbuf;

buf.Format(%d%s,ReadyVec[0].PID,ReadyVec[0].PName);((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-AddString(buf);}

elseif(((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())!=0)(ReadyVec.size()!=0)){

RunVec[0].WorkTime-=100;

if(RunVec[0].WorkTime=0){

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-ResetContent();m_memSize+=ReadyVec[0].MemCount;runTime=0;

RunVec.clear();

vectorPCB::iteratorpos1=ReadyVec.begin();ReadyVec.erase(pos1);}}

elseif(((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())!=0)(ReadyVec.size()==0)){

RunVec[0].WorkTime-=100;

if(RunVec[0].WorkTime=0){

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-ResetContent();m_memSize+=ReadyVec[0].MemCount;runTime=0;

RunVec.clear();

vectorPCB::iteratorpos1=ReadyVec.begin();ReadyVec.erase(pos1);}}

if((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-GetCount())!=0){

if(WaitVec.size()!=0){

sort(WaitVec.begin(),WaitVec.end(),Compare);for(intj=0;jWaitVec.size();j++){

if(WaitVec[j].MemCount=m_memSize){

//刪除掉可以進(jìn)入就緒隊(duì)列的優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程m_memSize-=WaitVec[j].MemCount;WaitVec[j].status=1;

ReadyVec.push_back(WaitVec[j]);

vectorPCB::iteratorpos=WaitVec[j];WaitVec.erase(pos);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-DeleteString(j);CStringbuf;

buf.Format(%d%s,ReadyVec[j].PID,ReadyVec[j].PName);((CListBox

*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-InsertString(ReadyVec.size(),buf);

}}

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-ResetContent();for(j=0;jWaitVec.size();j++){

CStringbuf;

buf.Format(%d%s,WaitVec[j].PID,WaitVec[j].PName);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-InsertString(j,buf);}

}}

UpdateData(FALSE);}

elseif(nIDEvent==1)//最短作業(yè)優(yōu)先算法{if((!ReadyVec.empty())((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())==0)){

std::stable_sort(ReadyVec.begin(),ReadyVec.end(),CompareByWkt);((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-ResetContent();for(inti=0;iReadyVec.size();i++){

CStringbuf;

buf.Format(%d%s,ReadyVec[i].PID,ReadyVec[i].PName);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-InsertString(i,buf);}

ReadyVec[0].status=0;

RunVec.push_back(ReadyVec[0]);ReadyVec[0].WorkTime-=100;

tempRunPcb=ReadyVec[0];CStringbuf;

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-GetText(0,buf);((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-DeleteString(0);((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-AddString(buf);UpdateData(false);}

elseif(((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())!=0)(ReadyVec.size()!=0)){

ReadyVec[0].WorkTime-=100;

if(ReadyVec[0].WorkTime=0){

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-ResetContent();UpdateData(false);

m_memSize+=ReadyVec[0].MemCount;runTime=0;

RunVec.clear();

vectorPCB::iteratorpos1=ReadyVec.begin();ReadyVec.erase(pos1);}

//操作阻塞隊(duì)列

stable_sort(WaitVec.begin(),WaitVec.end(),CompareByWkt);if(WaitVec.size()!=0){

if(WaitVec[0].MemCount=m_memSize){

m_memSize-=WaitVec[0].MemCount;WaitVec[0].status=1;

ReadyVec.push_back(WaitVec[0]);vectorPCB::iteratorpos=WaitVec.begin();WaitVec.erase(pos);

if(ReadyVec.size()!=0){

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-ResetContent();for(inti=0;iReadyVec.size();i++){

CStringbuf;

buf.Format(%d%s,ReadyVec[i].PID,ReadyVec[i].PName);((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_READYPRO))-InsertString(i,buf);}

UpdateData(false);}

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-ResetContent();for(inti=0;iWaitVec.size();i++){

CStringbuf;

buf.Format(%d%s,WaitVec[i].PID,WaitVec[i].PName);

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_WAITPRO))-InsertString(i,buf);}

UpdateData(FALSE);}}}

elseif(((((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-GetCount())!=0)(ReadyVec.empty())){

ReadyVec[0].WorkTime-=100;

if(ReadyVec[0].WorkTime=0){

((CListBox*)GetDlgItem(IDC_LIST_RUNPRO))-ResetContent();UpdateData(FALSE);m_memSize+=ReadyVec[0].MemCount;runTime=0;

RunVec.clear();}}else{

UpdateData(FALSE);}}

8、測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果

8.1、運(yùn)行時(shí)部分界面剛啟動(dòng)時(shí)

添加進(jìn)程后：

先來先服務(wù)算法調(diào)度點(diǎn)擊開始模擬后：

雙擊執(zhí)行進(jìn)程時(shí)：

點(diǎn)擊阻塞時(shí)：

8.2、數(shù)據(jù)測(cè)試記錄

9、設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法

滿足進(jìn)程動(dòng)態(tài)生成的需要，使用向量vector進(jìn)行存放進(jìn)程

向量vector中的內(nèi)容不能直接使用下標(biāo)刪除，使用迭代器iterator并結(jié)合函數(shù)erase

使用。

使用組合框ComboBox時(shí)沒有下拉滾動(dòng)條，可以剛開始時(shí)把組合框畫的大一點(diǎn)就可以。運(yùn)行時(shí)同一個(gè)進(jìn)程在不同的兩個(gè)狀態(tài)同時(shí)出現(xiàn)，在狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)刪除列表框中的內(nèi)容后

要更新一下。

進(jìn)程運(yùn)行完后對(duì)應(yīng)的內(nèi)存資源沒有增加，在每次的進(jìn)程運(yùn)行終止或是從執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換

到等待狀態(tài)，都要釋放資源。

編碼過程中也出現(xiàn)了規(guī)律不夠嚴(yán)密等錯(cuò)誤，經(jīng)過一一排查都把錯(cuò)誤改正了。

10、結(jié)論

10.1、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)狀況

課程設(shè)計(jì)任務(wù)書中所要求的功能我們都已經(jīng)確鑿無誤的實(shí)現(xiàn)，測(cè)試中沒有出現(xiàn)什么錯(cuò)

誤。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程控制的功能、進(jìn)程的創(chuàng)立、刪除以及進(jìn)程各個(gè)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換過程；實(shí)現(xiàn)了先來先服務(wù)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)、最短作業(yè)優(yōu)先、優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法對(duì)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度過程；系統(tǒng)界面上所有的功能部件說明的功能都已實(shí)現(xiàn)。10.2、系統(tǒng)特點(diǎn)