软件1401 吴帅帅 3140608020
实验一 处理器调度
一、实验内容
选择设计一个调度算法，实现处理器调度。
二、实验目的
在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就绪状态进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作，并具有应用所学知识，设计实现处理器调度算法，同时根据应用场景，明白设计的有效性和具有创新意识。
三、实验题目
本实验有两个题目，学生可选择其中的一题。
第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的进程。 [提示]：
（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：
进程名 时间
要求求运行时间 优先数 状态
其中，进程名----作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别是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
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“状态，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态变为“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：
队首标志
k1 k2 k3 k4 k5
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5
（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，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，则把它的状态修改为“结束”
（），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） 在所设计的称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称对列的变化。
（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。
第二题：设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序。 [提示]
（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：
进程名 时间
要求求运行时间 优先数 状态
其中，进程名----作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别是Q1，Q2，Q3，Q4，Q5。
指针----进程按顺序排成循环队列，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。
要求运行时间----假设进程需要运行的单位时间数。
已运行时间----假设进程已经运行的单位时间数，初始值为“0”。
状态----有两种状态，“就绪”状态和“结束“状态，初始状态都为“就绪“，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态变为“结束”，用“E”表示。
（2） 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“要求运行时间”。
（3） 把五个进程按顺序排成循环队列，用指针指出队列连接情况。另用一标志单元记录轮到运行的进程。例如，当前轮到Q2 执行，则有：
标志单元
k1 k2 k3 k4 k5
PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5
（4） 处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。由于本实验是模拟处理器调度的功能，所以，对被选中的进程并不实际启动运行，而是执行：
已运行时间－1
来模拟进程的一次运行，表示进程已经运行过一个单位的时间。
请同学们注意：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须置上该进程可以运行的时间片值，以及恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行满一个时间片。在这里省去了这些工作，仅用“已运行时间+1”来表示进程已经运行满一个时间片。
（5） 进程运行一次后，应把该进程的进程控制块中的指针值送到标志单元，以指示下一个轮到运行的进程。同时，应判断该进程的要求运行时间与已运行时间，若该进程要求运行时间≠已运行时间，则表示它尚未执行结束，应待到下一轮时再运行。若该进程的要求运行时间=已运行时间，则表示它已经执行结束，应把它的状态修改为“结束”（E）且退出队列。此时，应把该进程的进程控制块中的指针值送到前面一个进程的指针位置。
（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） 在所设计的称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称对列的变化。
（8） 为五个进程任意确定一组“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。
第三题：设计一个根据用户进程运行状况的多级时间片轮转法实现处理器调
度的程序。
四、实验报告
（1） 实验题目
第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的进程调度算法。
（2） 程序中使用的数据结构及符号说明
定义了一个叫PCB的类，
属性： name(进程名) ，time(运行时间) ，priority(优先级) ， status(状态)。 方法： show(self) 显示本进程的所有属性。 end(self) 将状态设置为”E” run(self) 模拟进程的运行。将优先级和时间减一。并当时间为0时，设置状态为”E”。
schedule(lst) 函数： 调度进程队列中优先级最大的，并按照优先级顺序，进行排序。从队列中移除运行结束的进程。
（3） 流程图
（4） 打印一份源程序并附上注释
import random
class PCB(object):
def __init__(self, name, time, priority, status): self.name = name self.time = time self.priority = priority self.status = status
# 进程结束 def end(self): self.status = \"E\"
def show(self):
print(\" {name} : priority = {priority} , time = {time}, status = {status}.\"
.format(name=self.name, priority=self.priority, time=self.time, status=self.status))
# 进程运行 def run(self): if self.time > 0: self.priority -= 1 self.time -= 1 if self.time == 0: self.end() self.show()
def schedule(lst): \"\"\" 调度函数 :param lst: :return: \"\"\"
print(\"开始\".center(30, \"*\")) while len(lst) != 0:
# 1. 按照优先级从大到小排序
lst.sort(key=lambda x: x.priority, reverse=True) for p in lst:
print(p.name, end=\" \") print()
# 2. 调用第一个PCB pcb = lst[0] pcb.run()
if pcb.status == \"E\": list.remove(lst, pcb) print(\"结束\".center(30, \"*\"))
# 定义5个进程 随机产生优先级
p1 = PCB(name=\"P1\ p2 = PCB(name=\"P2\ p3 = PCB(name=\"P3\ p4 = PCB(name=\"P4\ p5 = PCB(name=\"P5\
# 进程队列
lst_pcb = [p1, p5, p3, p4, p2]
# 进程调度 schedule(lst_pcb) 输出结果：
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