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实验一：进程调度，设计包含N个进程的并发调度程序

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简介：
本实验旨在通过设计一个能够处理和调度N个独立进程的并发系统，来深入理解操作系统中的进程管理和调度算法。参与者将亲手实践创建、管理和优化多任务环境下的进程调度策略，从而掌握提高系统效率的关键技术。 试验一：设计一个能够调度N个进程同时运行的程序。

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  • 实验一：进程调度，设计包含N个进程的并发调度程序
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    本实验旨在通过设计一个能够处理和调度N个独立进程的并发系统，来深入理解操作系统中的进程管理和调度算法。参与者将亲手实践创建、管理和优化多任务环境下的进程调度策略，从而掌握提高系统效率的关键技术。 试验一：设计一个能够调度N个进程同时运行的程序。
     
  • 设计包含N个进程的并发进程调度程序
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    本项目旨在开发一个能够高效管理N个进程同时运行的调度程序，确保系统资源的最佳利用和任务间的顺畅协作。 进程调度算法采用动态最高优先数的策略（即把处理机分配给当前具有最高优先级的进程）。每个进程中包含一个进程控制块（PCB），用于表示该进程的状态信息，具体包括： - 进程名及标识符ID； - 优先数PRIORITY（数值越大代表优先权越高）； - 到达时间——即任务提交至系统的时间点； - 需要运行的总时长ALLTIME，当完成所有计算后该值会变为0； - 已用CPU时间CPUTIME； - 进程阻塞周期：在执行STARTBLOCK个单位的时间片之后，进程将进入等待状态； - 当处于阻塞状态下经过BLOCKTIME个单位的时间片后，进程重新回到就绪队列中； - 当前的运行状态STATE和指向下一个PCB的指针NEXT（用于构建链表结构）。
     
  • 设计包含N个进程的并发进程调度程序
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    本项目旨在开发一个能够高效管理N个并发进程的调度程序，确保系统资源的最佳利用和任务的顺利执行。 进程调度采用最高优先数的算法（即处理机分配给优先数最高的进程）。每个进程有一个包含如下信息的进程控制块（PCB）：名称、优先级、到达时间、需要运行的时间片数量、已用CPU时间以及状态等。 可以人为地指定或随机生成各个进程的优先级和所需运行时间，而到达时间为输入该进程的时间。 调度算法以固定长度的时间片为单位进行计算，并且每个进程的状态可以是就绪（W）、运行(R) 或完成(F) 三种之一。 当一个就绪状态的进程获得CPU后，它只能执行一个时间片。在每次运行结束后，如果已用时间未达到所需总时间，则该进程优先级降低一级并重新加入到等待队列中；反之则撤销该进程。 调度程序会在每一次调度后打印当前正在运行的进程、就绪队列以及所有PCB的信息以供检查使用，直到所有的进程都完成为止。
     
  • 进程调度程序
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    进程调度程序是一种操作系统中的核心组件，负责管理并分配CPU资源给各个进程，确保系统高效运行和任务有序执行。 ### 进程调度程序知识点详解 #### 一、时间片轮转法原理 时间片轮转法（Round Robin, RR）是一种常用的处理器调度算法。它将所有就绪进程按照先进先出的原则形成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并限制其连续运行的时间不超过一个时间片（time slice）。如果进程在一个时间片内没有完成，它会被移至队尾，等待下一次调度；如果进程在一个时间片内完成，则会退出就绪队列。 #### 二、实验设计与实现 ##### 2.1 实验目的 - **理解调度机制**：通过实现一个简单的调度程序，让学生深入理解处理器调度的基本概念和原理。 - **实践操作体验**：通过编写代码来模拟处理器调度的过程，提高学生的编程能力。 ##### 2.2 实验内容概述 实验要求设计并实现一个基于时间片轮转法的处理器调度程序，主要包含以下几个部分： 1. **进程表示**：使用进程控制块（PCB）来表示每个进程，其中包括进程名、指针、总运行时间、已运行时间和状态等信息。 2. **队列组织**：将所有进程按照一定的顺序组织成一个循环队列，并通过指针连接各个进程控制块。 3. **调度逻辑**：每次调度时选择标志单元指示的进程进行执行，更新其已运行时间。根据进程的状态和剩余运行时间来判断是否继续运行或退出队列。 ##### 2.3 数据结构设计 - **PCB结构体**：定义了一个`struct PNode`，包含了进程名、总运行时间、已运行时间和状态等信息。 - **总进程数**：定义一个整型变量`ProcNum`用于存储系统中的总进程数量。 ```cpp typedef struct PNode { struct PNode* next; // 定义指向下一个节点的指针 char name[10]; // 定义进程名，并分配空间 int All_Time; // 定义总运行时间 int Runed_Time; // 定义已运行时间 char state; // 定义进程状态 ReadyEnd } *Proc; int ProcNum; ``` ##### 2.4 算法实现细节 1. **初始化队列**：首先创建一个头节点，并根据输入的进程总数初始化各个进程控制块。 2. **进程调度**：通过循环遍历队列，每次选择队首进程运行一个时间片，并更新其状态和已运行时间。如果进程完成，则将其状态设置为“结束”并从队列中移除。 3. **循环队列管理**：通过调整指针来维护循环队列的完整性，确保队列中的进程能够按照时间片轮转的方式进行调度。 4. **显示与打印**：在程序中加入显示或打印语句，以便观察每次调度后的队列状态和进程控制块的变化。 ##### 2.5 流程与示例 1. **初始化**：创建并初始化各个进程的PCB，并设置初始值。 2. **调度循环**：进入调度循环，不断选择下一个进程运行一个时间片。 3. **更新状态**：根据进程的状态和已运行的时间，更新其已运行时间和状态。 4. **退出条件**：当所有进程都变为“结束”状态时，退出循环。 #### 三、总结 通过本次实验的设计与实现，不仅让学生深入了解了时间片轮转法的原理及其在操作系统中的应用，还提高了学生的编程能力和问题解决能力。此外，在实际代码的理解和调试过程中进一步巩固了理论知识，并能够在实践中灵活运用。
     
  • 设计包含五个并发运行进程的模拟调度程序，每个进程通过PCB表示。该模拟调度程序可以选择两种调度算法中的任意一种进行实现（有能力的同学可以同时实现...）
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    本项目开发一个模拟调度程序，支持五种并发进程的同时运行，并采用进程控制块(PCB)管理各进程状态。用户可选择或同时实现两种不同的调度算法，以优化系统效率与响应时间。 设计一个模拟调度程序来同时执行五个进程。每个进程通过一个PCB（进程控制块）表示。该程序可以选择实现两种不同的调度算法中的任意一种（有能力的同学可以尝试实现两个）。在运行过程中，屏幕上应显示各个进程的状态变化，以便观察整个调度过程。 请使用C语言编写此模拟调度程序。
     
  • 操作系统实验一：进程调度
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    本实验旨在通过编程实践理解操作系统的进程调度机制，包括常用算法（如先来先服务、短作业优先等）的应用和实现。参与者将设计并测试简单的调度策略，分析不同情境下的性能表现。 假设一个系统包含五个进程，并且每个进程用一个称为进程控制块（PCB）的数据结构来表示。该数据结构的字段包括：进程名、优先级、需要运行的时间单位数、已经运行的时间单位数以及状态指针。 1. 进程名称作为其唯一标识符，假设这五种进程中分别命名为p1, p2, p3, p4和p5。 2. 指针用于将所有进程按顺序链接成一个循环链表。最后一个进程的指针指向第一个进程的数据结构地址。 3. “需要运行的时间”表示每个进程完成其任务所需的时间单位数，这些值在程序开始时随机分配给各个进程。 4. 已经运行时间字段记录了该进程中已经消耗掉的实际或模拟执行时间，在初始状态中为零。 5. 进程的状态有两种：就绪和结束。所有五个进程的初始状态均为“就绪”。 每次处理器调度程序选择一个要执行的进程时，会为其分配一个新的随机运行时间需求（如果尚未完成）。然而，为了简化这个示例模拟过程，并不会实际启动选定的进程；而是通过将该进程中已使用的总时间增加1来代表一次虚拟的单位时间内工作已经进行。此外，在每次调度后显示所选中的具体进程名称以及更新后的各个进程的状态和顺序信息。 此程序的设计目的是用来展示处理器如何选择并管理不同状态下的多个等待执行的任务，而不涉及实际硬件或操作系统层面的具体实现细节。
     
  • 操作系统实验一：进程调度
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    本实验旨在通过实践操作让学生理解并掌握操作系统中进程调度的基本原理和算法实现。学生将亲手编写代码来模拟不同的调度策略，并分析其性能表现，加深对理论知识的理解与应用能力。 上海大学操作系统实验一涉及进程调度的内容。
     
  • 实验一：单处理机进程调度
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    本实验旨在通过模拟单处理机环境下的进程调度过程，帮助学生理解并掌握基本的进程调度算法（如先来先服务、短作业优先等），提升对操作系统内核运行机制的理解。 实验内容：编写一个单处理机下的进程调度程序，模拟操作系统对进程的调度。 实验目的：进程是操作系统中最基本、最重要的概念，而进程调度则是操作系统的核心模块之一。本实验要求学生独立设计并实现一个简单的进程调度算法模拟程序，以加深对进程控制块和各种常见调度算法的理解。 实验要求： 1. 程序应能处理随机输入的多个进程。 2. 支持先来先服务、短作业优先、最短剩余时间优先、时间片轮转以及动态优先级等多种调度方式，并能够展示各流程中的详细过程。 具体实现细节如下： - 先来先服务（FCFS）：根据创建的时间顺序执行，如果到达时刻相同，则按照进程号从小到大排序。 - 短作业优先（SJF）：依据请求的运行时间长短决定优先级。当所需运行时间相同时，遵循先来先服务原则进行处理。 - 最短剩余时间优先（SRTF）：类似于SJF算法，不过它考虑的是进程剩余需要执行的时间长度，并且同样在相同情况下采用FCFS规则解决冲突。 - 时间片轮转调度法(RR)：通过设定固定大小的“时间片”来轮流分配给各个就绪状态下的进程。当有新到达或从阻塞态恢复过来的进程时，它们将被插入到队列前端；同时已执行完一个周期的老进程会被重新排入等待序列中，并且其优先级会降低。 - 动态优先级调度：为每个进程分配初始数值（注意该值越小代表优先权越高），然后根据特定规则动态调整。比如，如果某个任务在就绪队列里待了超过一个时间单位，则它的权重就会增加；相反地，一旦开始执行则会减少。 所有情况下，在相同条件下应按照进程号的大小顺序决定处理次序。
     
  • 操作系统实验一：进程调度实验
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    本实验旨在通过模拟进程调度算法，如先来先服务和最短剩余时间优先等，帮助学生理解并掌握基本的进程管理和调度原理。 实验1 进程调度（2学时） 一、实验目的 通过本次实验加深对进程调度算法的理解和掌握。 二、实验内容 编写程序实现基于优先级的时间片轮转调度算法。 三、实验要求 1. 假设系统有5个进程，每个进程用一个进程控制块PCB来代表。这些信息包括： - 进程名：作为标识符，假设五个进程的名称分别为p1, p2, p3, p4和p5。 - 指针：所有进程按顺序排列成循环链表，并通过指针指向下一个进程控制块的位置；最后一个进程中包含一个向第一个PCB地址回环的指针。 - 要求运行时间：指定每个进程需要执行的时间单位数，该值在程序启动时随机生成。 - 已经运行时间：记录了进程已经完成的单位时间数量，默认初始为零。 - 状态：可以假设有两种状态——就绪和结束。所有进程开始时的状态均为就绪。 2. 在每次执行处理器调度前，需要给每个进程随机分配一个要求运行时间和优先级（数值越大表示优先级别越高）。 3. 进程的调度依据其当前的优先级进行；并且随着时间推移，每经过一个时间片后所有进程的优先级都会增加1点。 4. 本程序仅用于模拟处理器调度过程，并不会实际启动被选中的进程。而是通过将已运行时间加一来表示该进程已经执行了一个单位的时间周期。 5. 在设计的程序中应当包含显示语句，以便能够展示每次选定进行处理的是哪个进程以及在每一步操作后各个进程中队列的变化情况。
     
  • 操作系统实验一：进程调度实验
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    本实验为操作系统课程中的进程调度实验，旨在通过实践加深学生对进程管理、调度算法的理解与应用。参与者将亲手实现并测试经典调度策略，提升动手能力与理论联系实际水平。 本项目包含实验报告、源代码及可执行文件以及相关截图。