時(shí)間片輪轉(zhuǎn)課程設(shè)計(jì)講解

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

2、力，進(jìn)一步提高學(xué)生進(jìn)行分析問題和解決問題的能力，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

3、處理機(jī)給下一個(gè)就緒的進(jìn)程，而被搶占的進(jìn)程返回到就緒隊(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）

4、，在每個(gè)模塊前加注釋；三、課程設(shè)計(jì)步驟及時(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

5、； 20分（3）設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)范、課程設(shè)計(jì)報(bào)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

6、配策略規(guī)定的資源分配算法，對(duì)不同的系統(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)

7、度時(shí)，把CPU分配對(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)的先后順序排成一個(gè)隊(duì)列。

8、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，則等待下一輪的運(yùn)行；如果該進(jìn)程的剩余

9、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)程信息各進(jìn)程按優(yōu)先數(shù)從高到低排列就緒隊(duì)列為空？進(jìn)程完成撤銷該進(jìn)程使運(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。運(yùn)行進(jìn)程已占用CPU時(shí)間達(dá)到所需運(yùn)行時(shí)間時(shí)間片到，運(yùn)行進(jìn)程已占用CUP時(shí)間+1就緒隊(duì)列首進(jìn)程投入運(yùn)行 結(jié)束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 time輸入：1 2 1<enter>2

10、 3 1<enter>3 2 2<enter>4 1 2<enter>5 1 1<enter>測(cè)試數(shù)據(jù)2：1 1 2<enter>2 3 2<enter>3 1 2<enter>4 3 1<enter>5 1 1<enter>測(cè)試數(shù)據(jù)3：1 1 1<enter>2 2 2<enter>3 2 1<enter>4 1 2<enter>5 1 1<enter>3、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）：3.2測(cè)試數(shù)據(jù)2的運(yùn)行

11、結(jié)果（截圖）：3.3測(cè)試數(shù)據(jù)3的運(yùn)行結(jié)果（截圖）：4、源程序代碼：#include "stdio.h"#include "stdlib.h"struct studint name;int arrive;int run;int rest;char *state;struct stud *next; /*pcb結(jié)構(gòu)體*/struct stud *create()int a,i;struct stud *head, *rear,*p,*q,*t; /*定義各個(gè)指針*/head=rear=NULL;printf("Please input the pr

12、ocess number:");scanf("%d",&a);printf("nPlease input the process name,arrive time and run time:nFor example: 1 2 1n");for(i=0;i<a;i+) p=(struct stud*)malloc(sizeof(struct stud); scanf("%d%d%d",&p->name,&p->arrive,&p->run); p->rest=p-&

13、gt;run; p->state="ready" if(rear=NULL) /*只有一個(gè)進(jìn)程*/ head=p; p->next=NULL; rear=p; else t=NULL; q=head; while(q&&q->arrive<p->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; re

14、ar=p; else t->next=p; p->next=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) t=head; p->rest=p->rest-slice; /*剩余時(shí)間減去時(shí)間片*/p->state="

15、;running"if(p->rest<0) /*剩余的時(shí)間用完了*/p->rest=0;printf("n*n");printf("nametarrivetruntresttstaten");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-&g

16、t;next;free(p);p=head; /*刪除頭結(jié)點(diǎn)*/ else r->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; void 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

17、；錯(cuò)誤解決方法：將while(q->arrive<p->arrive &&q) t=q; q=q->next;改為：while(q&&q->arrive<p->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-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：為考慮進(jìn)程所需時(shí)間小于時(shí)間片大小的