作業系統程序排程
這是我關於作業系統排程演算法的一些分享。
演算法一：先來先服務演算法
實現程式碼：
#include<stdio.h>
float t,d; /*定義兩個全域性變數*/
struct /*定義一個結構體陣列,包括程序的資訊*/
{
int id;
float ArriveTime;
float RequestTime;
float StartTime;
float EndTime;
float RunTime;
float DQRunTime;
int Status;
}arrayTask[4]; /*定義初始化的結構體陣列*/
GetTask()/*給結構體陣列賦值,輸入到達,服務時間*/
{
int i;
float a;
for(i=0;i<4;i++)
{arrayTask[i].id=i+1;
printf("input thenumber");
printf("input thethe ArriveTime of arrayTask[%d]:",i); /*使用者輸入程序的時間,初始為零 */
scanf("%f",&a);
arrayTask[i].ArriveTime=a;
printf("input theRequestTime of arrayTask[%d]:",i);
scanf("%f",&a);
arrayTask[i].RequestTime=a;
arrayTask[i].StartTime=0;
arrayTask[i].EndTime=0;
arrayTask[i].RunTime=0;
arrayTask[i].Status=0; /*開始預設的標誌位零*/
}
}
int fcfs() /*定義 FCFS 中尋找未執行的程序的最先到達時間*/
{
int i,j,w=0; /*在結構體陣列中找到一個未執行的程序*/
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==0)
{
t=arrayTask[i].ArriveTime;
w=1;
}
if(w==1)
break;
}
for(i=0;i<4;i++) /*查詢陣列中到達時間最小未執行的程序*/
{
if(arrayTask[i].ArriveTime<t&&arrayTask[i].Status==0)
t=arrayTask[i].ArriveTime;
} /*返回最小到達時間的陣列的下標*/
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].ArriveTime==t)
return i;
}
}
int sjf() /*定義 FCFS 中尋找未執行的程序的最先到達時間*/
{
int i,x=0,a=0,b=0; /*判斷是不是第一個執行的程序*/
float g;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==1)
{
g=arrayTask[i].EndTime;
x=1;
}
}
if(x==0) /*第一個執行的程序按 FCFS*/
{
t=arrayTask[0].ArriveTime;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].ArriveTime<t)
{t=arrayTask[i].ArriveTime;
a=i;
}
}
return a;
}
else
{
for(i=0;i<4;i++)
{if(arrayTask[i].EndTime>g)
g=arrayTask[i].EndTime;
}
for(i=0;i<4;i++)
{if(arrayTask[i].Status==0&&arrayTask[i].ArriveTime<=g)
{t=arrayTask[i].RequestTime;
a=i;
b=1;}/*判斷有沒有程序在前個程序完成前到達*/
}
if(b!=0) /*有程序到達則按 SJF*/
{for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==0&&arrayTask[i].ArriveTime<=g&&arrayTask [i].RequestTime<t)
{t=arrayTask[i].RequestTime;
a=i;}
}
return a;
}
else{ /*否則按 FCFS*/
for(i=0;i<4;i++)
{if(arrayTask[i].Status==0)
t=arrayTask[i].ArriveTime;
}
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==0&&arrayTask[i].ArriveTime<t)
{t=arrayTask[i].ArriveTime;
a=i;
}
}
return a;}
}
}
new(int s) /*定義執行程序後相關資料的修改*/
{
int i,g=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==0)
continue;
else
{
g=1;
break;
}
}
if(g==0) /*當處理的是第一個未執行的程序時執行*/
{
arrayTask[s].StartTime=arrayTask[s].ArriveTime;
arrayTask[s].EndTime=arrayTask[s].RequestTime+arrayTask[s].ArriveTime;
arrayTask[s].RunTime=arrayTask[s].RequestTime;
arrayTask[s].Status=1;
g=2;
}
if(g==1) /*當處理的不是第一個未執行的程序時執行*/
{
arrayTask[s].Status=1;
for(i=0;i<4;i++)
{
if(arrayTask[i].Status==1)
d=arrayTask[i].EndTime;
}
for(i=0;i<4;i++) /*查詢最後執行的程序的完成時間*/
{
if(arrayTask[i].EndTime>d&&arrayTask[i].Status==1)
d=arrayTask[i].EndTime;
}
if(arrayTask[s].ArriveTime<d) /*判斷修改的程序的到達時間是否在前一個執行的程序的完成時間前面*/
arrayTask[s].StartTime=d;
else
arrayTask[s].StartTime=arrayTask[s].ArriveTime;
arrayTask[s].EndTime=arrayTask[s].StartTime+arrayTask[s].RequestTime;
arrayTask[s].RunTime=arrayTask[s].EndTime-arrayTask[s].ArriveTime;
}
arrayTask[s].DQRunTime=arrayTask[s].RunTime/arrayTask[s].RequestTime;
}
Printresult(int j) /*定義列印函式*/
{
printf("%d\t",arrayTask[j].id);
printf("%5.2f\t",arrayTask[j].ArriveTime);
printf("%5.2f\t",arrayTask[j].RequestTime);
printf("%5.2f\t",arrayTask[j].StartTime);
printf("%5.2f\t",arrayTask[j].EndTime);
printf("%5.2f\t",arrayTask[j].RunTime);
printf("%5.2f\n",arrayTask[j].DQRunTime);
}
main()
{ int i,b,k,a,c=0;
int d[4];
system("clear");
printf("\t 1. EXIT \n");
printf("\t 2. FCFS \n");
printf("\t 3. SFJ \n");
for(i=0;;i++)
{if(c)
break;
printf("please input the number a:\n");
scanf("%d",&a);
switch(a)
{
case 1: c=1;
break;
case 2:printf("please input the different-ArriveTime ofarrayTasks\n");
GetTask();
printf("*****************************the result of fcfs\n");
printf("Number\tArrive\tServer\tStart\tFinish\tTurnover\tTakepower turnover time\n");
for(b=0;b<4;b++) /*呼叫兩個函式改變結構體數的值*/
{
k=fcfs();
d[b]=k;
new(k);
}
for(b=0;b<4;b++)
Printresult(d[b]);/*呼叫列印函式打出結果*/
continue;
case 3: printf("please input the different-RequestTime ofarrayTasks\n");
GetTask();
printf("******************************the result of sjf\n");
printf("Number\tArrive\tRequest\tStart\tEnd\tRun\tDQRuntime\n");
for(b=0;b<4;b++)
{
k=sjf();
d[b]=k;
new(k);
}
for(b=0;b<4;b++)
Printresult(d[b]);
continue;
default:printf("the number Error.please input anothernumber!\n");
}
}
}
執行結果：
FCFS排程演算法：
SFJ排程演算法：
分析：
當在程序排程中採用FCFS演算法時，每次排程是從就緒的程序佇列中選擇一個最先進入該佇列的程序，為之分配處理機，使之投入執行。該程序一直執行到完成或發某事件而阻塞後，程序排程程式才將處理機分配給其它程式。
演算法二：時間片輪轉演算法
#include<string.h>
#include<stdio.h>
#define NULL 0
typedef struct quen /*定義結構*/
{
char pname[8];
int time1;
int time2;
char state;
struct quen *next;
}QUEN;
main()/*主程式*/
{
QUEN *q,*p,*head,*m;
char str[8],f;
int t,d,n;
system("clear");
printf("Enter the maxnumber of nodes(n):\n");/*輸入程序數*/
scanf("%d",&n);
d=n;
if(d>0)
{
printf("enter thepname:");
scanf("%s",str);
printf("enter the need time:");
scanf("%d",&t);
head=p=(QUEN *)malloc(sizeof(QUEN));
strcpy(p->pname,str);
p->time1=t;
p->time2=0;
p->state='R';
p->next=NULL;
head=p;
getchar();
--d;}
while(d>0)
{/*構建隊列表*/
printf("enter the pname:");
scanf("%s",str);
printf("enter need time:");
scanf("%d",&t);
q=(QUEN *)malloc(sizeof(QUEN));
strcpy(q->pname,str);
q->time1=t;
q->time2=0;
q->state='R';
q->next=NULL;
p->next=q;
p=q;
--d;
p->next=head;
q=head;}
printf("process name need time runned static\n");
do{
printf(" %s%d %d%c\n",q->pname,q->time1,q->time2,q->state);
q=q->next;
}while(q!=head);
printf("\n");
do{
if(head->time2<head->time1)
{head->time2++;
if(head->time2==head->time1)
{
head->state='E';
q=head;
printf("The running process is %s\n",q->pname);
printf("process name left time runned static\n");
do{
/*輸入隊列表*/
printf(" %s %d %d%c\n",q->pname,q->time1,q->time2,q->state);
q=q->next;}
while(q!=head);
printf("\n");
head=head->next;
q=head;
p->next=head;
}
else{
printf("The running process is %s\n",q->pname);
printf("process name left time runned static\n");
do {
printf("%s%d%d%c\n",q->pname,q->time1,q->time2,q->state);
q=q->next;}while(q!=head);
printf("\n");
head=head->next;
q=head;
p=p->next;}
printf("Is it needing new process?(y or n)\n");/*是否加入新的程序*/
getchar();
scanf("%c",&f);
if(f=='Y'||f=='y'){
getchar();
printf("Enter the new pname:");
scanf("%s",str);
printf("Enter the new neededtime:");
scanf("%d",&t);
m=(QUEN
*)malloc(sizeof(QUEN));
strcpy(m->pname,str);
m->time1=t;
m->time2=0;
m->state='R';
m->next=NULL;
if(q->next->state=='E')
{p=m;
head=m;
p->next=head;
q=head;}
else{p->next=m;
m->next=head;
p=m;}}
}}while(q->next->state!='E');
printf("The processes are finished\n");
}
執行結果：
分析：
時間片輪轉演算法中，系統會根據FCFS演算法，將其排入一個就緒程序佇列。並且可以設定一個時間間隔產生一次中斷，啟用排程程式，完成排程，將cpu分配給隊首程序。在時間耗盡或者執行完畢時，分配給新的隊首程序。這樣就可以達到每隔一段時間所有程序都能完成一次排程。
演算法三：優先順序排程演算法
#include<stdio.h>
typedef struct pcb/*定義結構*/
{char name[5];
struct pcb *next;
int needtime;
int priority;
char state[5];
}NODE;
NODE *create_process(int n)/*建立佇列*/
{NODE *head,*s,*t;
int time,i=0,j;
char pname[5];
head=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
printf("please input processname:");
scanf("%s",&pname);
strcpy(head->name,pname);
printf("please input need time:");
scanf("%d",&time);
head->needtime=time;
printf("please input priority:");
scanf("%d",&j);
head->priority=j;
strcpy(head->state,"ready");
head->next=NULL;
t=head;
for(i=1;i<n;i++)
{
s=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
printf("please input processname:");
getchar();
gets(pname);
strcpy(s->name,pname);
printf("please input need time:");
scanf("%d",&time);
s->needtime=time;
printf("please input priority:");
scanf("%d",&j);
s->priority=j;
strcpy(s->state,"ready");
s->next=NULL;
t->next=s;
t=s;
}
return head;
}
pri_process(NODE *p)/*輸出程序佇列*/
{int i;
NODE *q;
q=p->next;
printf("\n name\tneedtime\tpriority \tstate\n");
while(q!=NULL)
{printf("%5s\t %2d \t %2d \t %5s\n",q->name,q->needtime,q->priority,q->state);
q=q->next;
}
}
NODE *order(NODE *head_sort)/*對程序的優先順序進行排序*/
{NODE *p,*s,*q,*head,*r,*t;
head=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
p=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
q=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
int m,pr;
char name[5];
head = head_sort;
p=head->next;
r=p;
t=p;
q=p->next;
while(r!=NULL)
{
while(q!=NULL)
{if(p->priority<q->priority)
{m=p->priority;
p->priority=q->priority;
q->priority=m;
strcmp(name,p->name);
strcmp(p->name,q->name);
strcmp(q->name,name);
pr=p->needtime;
p->needtime=q->needtime;
q->needtime=pr;
}
p=q;
q=q->next;
}
r=r->next;
p=t;
q=p->next;
}
return(head_sort);
}
main()/*主程式*/
{
NODE*p=NULL,*head=NULL,*m=NULL,*z=NULL,*n=NULL;
head=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
m=(NODE *)malloc(sizeof(NODE));
int j,time,x=0;
char c,pname[5];
system("clear");
printf("please input processnumber!");
scanf("%d",&x);
p=create_process(x);
head->next=p;
pri_process(head);
getchar();
while(x>0)
{ order(head);
m=head->next;
strcpy(m->state,"run");
if(m->priority>=2)
m->priority--;
m->needtime--;
if(head->next!=NULL)
pri_process(head);
if(m->needtime==0)
{
head->next=m->next;
printf("%s hasfinished\n",m->name);
free(m);
x--;
}
getchar();
}
printf("over!");
getchar();
}
執行結果：
分析：
在優先順序演算法中，則是基於作業的緊迫程度，由外部賦予作業相應的優先順序，排程演算法是根據該優先順序進行排程的。這樣就可一保證緊迫性作業優先執行。我們這裡輸入的優先順序數字越大優先順序越高。
