操作系统进程管理实验
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告
（ 20## —2011 学年第二 学期）
课程名称：操作系统 开课实验室：信自楼444 20## 年 4 月 10 日
一、实验目的
通过编写进程管理的算法，要求学生掌握整个进程管理的各个环节，进程的数据结构描述，进程的各种状态之间的转换，以及进程的调度算法。以加深对进程的概念及进程调度算法的理解，并且提高链表的应用能力，达到提高编程能力的目的。
二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图）
用C语言或C++语言开发。需要定义PCB的数据结构，用链表的形式管理进程，采用多级反馈队列调度的算法模拟进程的控制。要求有创建、撤销、调度、阻塞、唤醒进程等功能。
①进程的状态转换图
②数据结构定义、主要变量的说明、函数的说明及各原语的功能说明
typedef struct PCB 定义结构体PCB进程控制块；char NAME[20] 定义结构体变量，进程名；long ID 定义进程id；int RUNTIME 定义进程运行时间；char STATE[6] 定义进程状态 有 ready 、wait 、run；int PRIORITY定义权值。 typedef struct QNode { PCB pcb; struct QNode *next; }QueuePtr; 定义单链表，有定义指针next。typedef struct LinkQueue { int prior; QueuePtr *front; QueuePtr *rear; int PartTime; }LinkQueue;
链队列中定：优先级、结构体里的QueuePtr类型指针变量，指向该优先级的进程的头结点和尾结点，还运行的时间片。LinkQueue Readyqueue[10] 链队列的单链表。
void schedule() 声明调度函数，用来调度进程的运行；void show() 声明输出函数，用来输出的一个函数；void Create()声明创建进程的函数，用来创建进程。
yunxingshijian=1+(int)(rand()%30); 此语句是随机生成一个整数赋给运行时间RUNTIME；youxianji=1+(int)(rand()%9); 该语句随机生成一个整数（1~9）赋给优先级； strcpy(p->pcb.NAME,name)将名字赋给PCB块；strcpy(p->pcb.STATE,"Ready")将进程状态赋给PCB块； p->pcb.PRIORITY=youxianji将优先级赋给PCB块； p->pcb.RUNTIME=yunxingshijian; 将运行时间赋给PCB块； p->pcb.ID=id 将id号赋给PCB块。
{Readyqueue[i].front->next=p->next; Readyqueue[i+1].rear->next=p; Readyqueue[i+1].rear=p; p->next=NULL; } p移到下一队列的队尾，使Readyqueue[i+1].rear指向最后一个结点。{Readyqueue[i].front->next=p->next; Readyqueue[9].rear->next=p; p->next=NULL; Readyqueue[9].rear=p; } //p->next前移，把p移到运行结束的队列Readyqueue[9].rear。
③多级反馈队列调度算法的描述
一个进程被调度，则其运行时间有p->pcb.RUNTIME=p->pcb.RUNTIME-(int )pow(2,i+1)，此后如果该进程的p->pcb.RUNTIME<0或p->pcb.RUNTIME=0，此进程就结束且加入到Readyqueue[9].rear->next=p且p->next=NULL。没有结束就移加到下一队列的尾部且优先级减“1”(Readyqueue[i].front->next=p->next;Readyqueue[i+1].rear->next=p;Readyqueue[i+1].rear=p;p->next=NULL; )。然后往下执行。如此循环.iv Readyqueue[i].front->next!=NULL发生时，就往下一优先级运行。直到所有进程结束。
④程序功能结构图、流程图
<1>创建进程函数Create()（左图） <2>调度函数schedule()（右图）
三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。
所用仪器：计算中心201；操作系统：Microsoft Visual C++；软件平台：Microsoft Visual C++
四、实验方法、步骤
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<time.h>
#include<math.h>
#include<windows.h>
typedef struct PCB //定义结构体PCB进程控制块
{
char NAME[20]; //结构体变量，进程名
long ID; //进程id
int RUNTIME; //进程运行时间
char STATE[6]; //进程状态 ready wait run
int PRIORITY; //权值
}PCB;
typedef struct QNode //单链表
{ PCB pcb;
struct QNode *next;
}QueuePtr;
typedef struct LinkQueue //链队列
{ int prior; //优先级
QueuePtr *front; //结构体里的QueuePtr类型指针变量，指向该优先级的进程的头结点
QueuePtr *rear; //结构体里的QueuePtr类型指针变量，指向该优先级的进程的尾结点
int PartTime; //时间片
}LinkQueue;
LinkQueue Readyqueue[10]; //链队列的单链表
int N; //N为当前进程数
void schedule(); //声明调度函数
void show(); //声明输出函数
void InitQueue() // 队列的初始化、给每个队列加个头结点
{
for(int i=0;i<10;i++)
{
Readyqueue[i].PartTime=(int )pow(2,i+1); //每个进程的时间片
Readyqueue[i].prior=9-i; //每进程的优先级
Readyqueue[i].front=(QueuePtr*)malloc(sizeof(QueuePtr)); //为进程申请空间
Readyqueue[i].rear=Readyqueue[i].front; //初始化单链的头结点和尾结点指向同一位置
Readyqueue[i].front->next=NULL; //初始化时Readyqueue[i].front->next为空
}
}
//***************************创建进程**************************************************
void Create()
{
InitQueue();
char name[20]; long id=201031101; //定义ID和初始化为201031101
int m;
QueuePtr *p;
int yunxingshijian,youxianji; //运行时间、优先级
printf("\n\t\t请输入要创建进程的数目：");
fflush(stdin);
scanf("%d",&m);
for(int j=1;j<=m;j++) //创建用户所需进程m个
{
printf("\t\t输入进程名:"); //用户输入用户名
scanf("%s",&name);
srand((int)time(0));
yunxingshijian=1+(int)(rand()%30); //随机生成一个整数赋给运行时间
printf("\t\t运行时间：%d",yunxingshijian);
srand((int)time(0));
youxianji=1+(int)(rand()%9); //随机生成一个整数（1~9）赋给优先级
printf("\t优先级：%d",youxianji);
p=(QueuePtr *)malloc(sizeof(QueuePtr)); //插入就绪队列
QueuePtr *k;
for(int i=0;i<9;i++) //通过优先级寻找该进程应放置的队列
{
if(youxianji==9-i)
{
k=Readyqueue[i].front; //k为移动指针，寻找队列末尾进程
strcpy(p->pcb.NAME,name); //将名字赋给PCB块
strcpy(p->pcb.STATE,"Ready"); //将进程状态赋给PCB块
p->pcb.PRIORITY=youxianji; //将优先级赋给PCB块
p->pcb.RUNTIME=yunxingshijian; //将运行时间赋给PCB块
p->pcb.ID=id; //将id号赋给PCB块
if(k->next!=NULL)
{
k=k->next; //k指针在寻找队列末尾进程
}
k->next=p; //将p接到队尾
p->next=NULL; //将队尾的next置为空
Readyqueue[i].rear=p;
}
}
N++; //保存当前就绪进程数
id++; //ID自动加"1"
printf("\n\t第%d个进程创建成功!\n\n",N);
}
show(); //调用输出函数show()
}
//******************************调度函数*******************************************
void schedule()
{
QueuePtr *p;
for(int i=0;i<9;i++)
{
while(Readyqueue[i].front->next!=NULL)
{
p=Readyqueue[i].front->next; //p指向Readyqueue[i].front->next的结点
Sleep((int )pow(2,i+1)); //调用函数Sleep()使进程i休眠
p->pcb.RUNTIME=p->pcb.RUNTIME-(int )pow(2,i+1); //进程的时间减pow(2,i+1)
strcpy(p->pcb.STATE,"run"); //调用strcpy()把状态run复给p->pcb.STATE
p->pcb.PRIORITY--; //权值减减
show();
if(p->pcb.RUNTIME<0||p->pcb.RUNTIME==0) //判断p->pcb.RUNTIME是否<0或=0
{
Readyqueue[i].front->next=p->next; //p前移
Readyqueue[9].rear->next=p; //把p移到运行结束的队列Readyqueue[9].rear
p->next=NULL;
Readyqueue[9].rear=p; //使Readyqueue[9].rear指向最后一个结点
strcpy(p->pcb.STATE,"finish"); //调用strcpy()把状态finish复给p->pcb.STATE
show(); //调用输出函数 show()
}
else
{
Readyqueue[i].front->next=p->next;
Readyqueue[i+1].rear->next=p; //p移到下一队列的队尾
Readyqueue[i+1].rear=p; //使Readyqueue[i+1].rear指向最后一个结点
p->next=NULL;
strcpy(p->pcb.STATE,"ready"); //调用strcpy()把状态ready复给p->pcb.STATE
}
}
}
}
//*******************************输出函数********************************************
void show() // 队列输出函数
{
QueuePtr *q=NULL;
printf("\t名字 ID 运行时间 优先级 状态\n");
for(int j=0;j<10;j++)
{
q=Readyqueue[j].front->next;
while(q!=NULL)
{
printf("\t%s,\t%ld,\t%d,\t%d,\t%s\n",q->pcb.NAME,q->pcb.ID,q->pcb.RUNTIME,q->pcb.PRIORITY,q->pcb.STATE);
q=q->next ;
}
}
}
//***************************主函数*********************************************
void main()
{
Create();
char choice;
printf("请选择是否要对以上进程进行调度?(y(Y)或n(N))");
scanf("%s",&choice); //输入choice
while(1)
{
if(choice=='Y'||choice=='y') //判断choice的值
{
schedule(); //如果choice的值是Y或y 调度schedule()函数
printf("\t\t\t所有进程 (%d个) 运行结束！\n",N);
break; //调度结束、退出程序
}
if(choice=='N'||choice=='n') //如果choice的值是N或n
exit(0); //退出程序
if(choice!='Y'&&choice!='y'&&choice!='N'&&choice!='n') //如果choice的值不是Y或或N或n
{
printf("\t\t\t您的选择有误，请重新输入!\n"); //输出出错、重新输入
scanf("%s",&choice);
}
}
}
请加上程序的源代码，需要有详细的注释。
五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)
①创建6个进程
②进行调度（输入Y或y）
③要不调度（输入N或n）
④如果输入不是Y或y或N或n，则有如下
⑤在④的情况下，想调度输入Y或y，退出输入N或n即可
程序的测试数据、运行截图
六、实验结果、分析和结论（误差分析与数据处理、成果总结等。其中，绘制曲线图时必须用计算纸）
对整个上机过程、上机结果进行总结、分析。包括收获、存在问题、改进等方面。
在这次上机中，我发现了自己有很多不足。所以花了很长的时间才做出来，而且还在
老师多次的讲解之后，才悟出来的。真是有点惭愧了。
在编程的过程中，就没有明白数组队列、链队列、PCB块及结构体的真正意思。所以
老师说了是半懂不懂的，虽说从图书馆借来一本类似的书看，可到用时还是不完全明白。在这几天，我努力了，我敢说。就连睡觉了我都会在想为什么不可以这样、那样，看了好多学过的和没学过的书、知识点。用多级反馈队列来实现，虽说没有很多美化的功能，我
相信，只要好好学，下一次我会做得好。此外，存在的问题还是不少的，比如好多学过的知识都不记得了，也许是好长时间没复习了，也可能是太久没编程序了。不过这也是我自己的问题所在。真心的说，遇到杨老师这样的好老师，我很欣慰。有耐心、讲得仔细、重
复的
讲重点、举例说明难点、讲课精神足等等，真是当今大学难有的好老师。
在这次有深度的上机，觉得这样的程序还可以改进，比如：程序运行背景、算法的简
洁等等。我突然觉醒：我该努力了
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