处理器调度算法原理及代码实现

处理器调度算法原理

设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。
(1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：
其中：
进程名——作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为P1，P2，P3，P4，P5。

指针——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。

要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。

优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。

状态——可假设有两种状态，“就绪”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。

(2) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。

(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。
例：

(4) 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：

优先数-1
要求运行时间-1

来模拟进程的一次运行。
提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。
(5) 进程运行一次后，若要求运行时间0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（E），且退出队列。

(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。

(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。

(8) 为五个进程任意确定一组“优先数”和“要求运行时间”，启动所设计的处理器调度程序，显示或打印逐次被选中进程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。

算法流程图

源程序及注释

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <stdio.h>
#include <string>
#include <malloc.h>
using namespace std;
#define N 5 //设置最大进程数

void menu()
{
	int choose;
	//定义名字、时间、优先级、状态数组存储信息
	string name[N];
	int n, time[N], prio[N];
	int prio1[N];//设置中间数组复制优先级数组，便于后面指针排序
	char state[N];
	//定义数组模拟指针
	int array[N] = { 0 };
	//记录待运行的进程数
	int Count;
	while (1)//循环实现步骤输入
	{
		//menu界面
		cout << "1.初始化" << endl;
		cout << "2.打印" << endl;
		cout << "3.运行" << endl;
		cout << "0.退出系统" << endl;
		cin >> choose;
		//从键盘键入数据初始化进程
		if (choose == 1)
		{
			cout << "输入进程数：";
			cin >> n;
			Count = n;//初始待运行进程数为进程数
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				cout << "输入进程名、时间、优先数、运行状态：";
				cin >> name[i] >> time[i] >> prio[i] >> state[i];
				array[i] = i;//初始指针为键入顺序
			}
		}
		//依次显示输入数据
		else if (choose == 2)
		{
			cout << "此时进程列表为：" << endl;
			cout << "（进程 优先级 时间 状态）" << endl;
			for (int i = 0; i < n; i++)
			{
				cout << name[i] << " " << prio[i] << " " << time[i] << " " << state[i] << endl;
			}
		}
		//输出运行结果
		else if (choose == 3)
		{
			//先判断是否有待执行的进程
			if (Count>0)
			{
				int count = n;
				//将初始优先级和更新的优先级传给中间数组
				for (int i = 0; i < n; i++)
				{
					prio1[i] = prio[i];
				}
				while (count != 0)//比较优先级，改变指针数组
				{
					int tmp = 0;
					for (int i = 0; i < n; i++)
					{
						if (prio1[i] > prio1[tmp])
							tmp = i;
					}
					prio1[tmp] = 0;//将加入指针的中间数组改为0
					array[n - count] = tmp;
					count--;
				}
				//根据指针数组输出第一个进程
				cout << "此时执行进程为：" << name[array[0]] << endl;
				//运行之后优先级降低，时间更新
				prio[array[0]] -= 1;
				time[array[0]] -= 1;
				//比较更新后的优先级，找出下一个运行进程
				cout << "之后进程运行为：";
				//分情况考虑，如果有进程时间为0，更新状态和Count,并把优先级更新为一个足够小的值
				if (time[array[0]] == 0)
				{
					state[array[0]] = 'E';
					prio[array[0]] = -100;//把优先级更新为一个足够小的值
				}
				if (prio[array[0]] <= prio[array[1]])
				{
					cout << name[array[1]] << endl;
				}
				else
				{
					cout << name[array[0]] << endl;
				}
			}
			else
			{
				cout << "没有可执行的进程" << endl;
				break;
			}

		}
		//设置退出程序，跳出循环
		else if (choose == 0)
		{
			break;
		}
		else
			cout << "命令无效，请重新输入" << endl;
	}
}

int main()
{
	menu();
	return 0;
}

打印的程序运行时初值和运行结果