操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（二）——作業(yè)調(diào)度算法-創(chuàng)新互聯(lián)

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一、FCFS 代碼
#includeusing namespace std;
float ave_aroundtime; // 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間    
float ave_weight_aroundtime; // 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間    
int n;
float nowtime=0;
struct FCFS
{int name;
    char state;
	float arrivetime; // 到達(dá)時(shí)間(即進(jìn)入外存的時(shí)間點(diǎn))
	float servicetime; // 服務(wù)時(shí)間(所需cpu時(shí)間)
	float finishtime; // 結(jié)束時(shí)間
	float aroundtime; //周轉(zhuǎn)時(shí)間(結(jié)束時(shí)間-到達(dá)時(shí)間，即進(jìn)入外存到執(zhí)行完畢所需時(shí)間)
    float weight_aroundtime; // 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間
};

bool cmp(FCFS a, FCFS b)
{return a.arrivetimecout<< "請(qǐng)輸入作業(yè)信息:"<< endl;
	cout<< "名稱:";
	cin >>p.name;
	cout<< "到達(dá)時(shí)間:";
	cin >>p.arrivetime;
	cout<< "服務(wù)時(shí)間:";
	cin >>p.servicetime;
	cout<< endl;
}

void out(FCFS a)
{cout<< "作業(yè)"<< a.name<< "\t"<< a.arrivetime<< "\t\t"<< a.servicetime<< "\t\t"<< a.aroundtime<< endl;
}

void left_move(vector&a)
{for(int i=0; ia[i] = a[i+1];
	}
	a.pop_back();// 彈出插入隊(duì)尾的多出的隊(duì)首元素	
}

void run(FCFS &node)
{node.finishtime = max(nowtime,node.arrivetime)+node.servicetime;
	node.aroundtime = node.finishtime - node.arrivetime;
	node.weight_aroundtime = node.aroundtime/node.servicetime;
	nowtime = node.finishtime;	
}

int main(){vectorsort_queue;// 保存排序后的隊(duì)列
    vectorback_queue;// 后備隊(duì)列
    vectorwait_queue;// 就緒隊(duì)列
	FCFS temp[10];
	cout<< "輸入作業(yè)數(shù)目:";
	cin >>n;
	for(int i=0; iinput(temp[i]);
		back_queue.push_back(temp[i]);// 進(jìn)入后備隊(duì)列
	}
	sort(back_queue.begin(), back_queue.end(), cmp);// 按到達(dá)時(shí)間從小到大排序
	sort_queue = back_queue;
	while(!back_queue.empty())
	{// 將一個(gè)作業(yè)從外存進(jìn)入內(nèi)存
		wait_queue.push_back(back_queue[0]);
		// 后備隊(duì)列隊(duì)首彈出
		left_move(back_queue);
		// 就緒隊(duì)列作業(yè)開始占用cpu
		run(temp[wait_queue[0].name-1]);
		// 就緒隊(duì)列作業(yè)完成，彈出
		wait_queue.clear();
	}
	cout<< "FCFS算法進(jìn)程的運(yùn)行順序?yàn)?"<< endl;
	for(int i=0; icout<< "作業(yè)"<< sort_queue[i].name<< "-->";
	}
	cout<< "over";

	cout<< "進(jìn)程完成后具體信息記錄:"<< endl;
	cout<< "進(jìn)程\t到達(dá)時(shí)間\t服務(wù)時(shí)間\t周轉(zhuǎn)時(shí)間\t"<< endl; 
	for(int i=0; iout(temp[i]);
		ave_aroundtime += temp[i].aroundtime;
		ave_weight_aroundtime += temp[i].weight_aroundtime;
	}
	ave_aroundtime/=n;
	ave_weight_aroundtime/=n;
	cout<< "采用FCFS算法算得的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:"<< ave_aroundtime<< endl;
	cout<< "采用FCFS算法算得的平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間為:"<< ave_weight_aroundtime<< endl;
}
運(yùn)行截圖

在這里插入圖片描述

二、SJF 代碼
#includeusing namespace std;
float ave_aroundtime; // 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間    
float ave_weight_aroundtime; // 平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間    
int n;
float nowtime=0;
struct SJF
{int name;
    char state;
	float arrivetime; // 到達(dá)時(shí)間(即進(jìn)入外存的時(shí)間點(diǎn))
	float servicetime; // 服務(wù)時(shí)間(所需cpu時(shí)間)
	float finishtime; // 結(jié)束時(shí)間
	float aroundtime; //周轉(zhuǎn)時(shí)間(結(jié)束時(shí)間-到達(dá)時(shí)間，即進(jìn)入外存到執(zhí)行完畢所需時(shí)間)
    float weight_aroundtime; // 帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間
};

bool cmp(SJF a, SJF b)
{return a.arrivetimecout<< "請(qǐng)輸入作業(yè)信息:"<< endl;
	cout<< "名稱:";
	cin >>p.name;
	cout<< "到達(dá)時(shí)間:";
	cin >>p.arrivetime;
	cout<< "服務(wù)時(shí)間:";
	cin >>p.servicetime;
	cout<< endl;
}

void out(SJF a)
{cout<< "作業(yè)"<< a.name<< "\t"<< a.arrivetime<< "\t\t"<< a.servicetime<< "\t\t"<< a.aroundtime<< endl;
}

void left_move(vector&a)
{for(int i=0; ia[i] = a[i+1];
	}
	a.pop_back();// 彈出插入隊(duì)尾的多出的隊(duì)首元素	
}

void run(SJF &node)
{node.finishtime = max(nowtime,node.arrivetime)+node.servicetime;
	node.aroundtime = node.finishtime - node.arrivetime;
	node.weight_aroundtime = node.aroundtime/node.servicetime;
	nowtime = node.finishtime;	
}

void i_first(vector&back_queue, int first_i)
{// 前移該進(jìn)程至隊(duì)首
    SJF temp = back_queue[first_i];
    for(int i=first_i; i>0; i--)
    {back_queue[i] = back_queue[i-1];
    }
    back_queue[0] = temp;
}
void zero_flush(vector&a)
{vectorb;
    for(int i=0; iif(a[i].name!=0) b.push_back(a[i]);
    }
    a.clear();
    for(int i=0; ia.push_back(b[i]);
    }
}
void fill(vector&back_queue, vector&sort_queue)
{if(sort_queue.empty()) return;
    for(int i=0; iif(sort_queue[i].arrivetime<= nowtime)
        {back_queue.push_back(sort_queue[i]);
            sort_queue[i].name=0;
        }
    }
    zero_flush(sort_queue);
    if(sort_queue.empty()) return;

    // 這里很關(guān)鍵，如果執(zhí)行完進(jìn)程后后備隊(duì)列出現(xiàn)空窗期，則直接將nowtime賦值為下一個(gè)即將到來的進(jìn)程的到來時(shí)間
    if(back_queue.empty())
    {nowtime = sort_queue[0].arrivetime;
        fill(back_queue, sort_queue);
    }
    return;
}



void short_first(vector&back_queue)
{if(back_queue.empty()) return;
    int mini=0, minservicetime=back_queue[0].servicetime;
    // 遍歷尋找在后備隊(duì)列中的最短服務(wù)時(shí)間進(jìn)程
    for(int i=0; iif(minservicetime >back_queue[i].servicetime)
        {mini = i;
            minservicetime = back_queue[i].servicetime;
        }
    }
    // 前移該進(jìn)程至隊(duì)首
    SJF temp = back_queue[mini];
    for(int i=mini; i>0; i--)
    {back_queue[i] = back_queue[i-1];
    }
    back_queue[0] = temp;
}

void prt(vectora)
{for(int i=0; icout<< a[i].name<< " ";
    }
    cout<< endl;
}
int main(){vectorsort_queue;// 保存排序后的隊(duì)列
    vectorback_queue;// 后備隊(duì)列
    vectorwait_queue;// 就緒隊(duì)列
    vectorover_queue;// 執(zhí)行完畢隊(duì)列
	SJF temp[10];
	cout<< "輸入作業(yè)數(shù)目:";
    // input
	cin >>n;
	for(int i=0; iinput(temp[i]);
		sort_queue.push_back(temp[i]);// 進(jìn)入后備隊(duì)列
	}
	sort(sort_queue.begin(), sort_queue.end(), cmp);// 按到達(dá)時(shí)間從小到大排序

    // 第一次進(jìn)程調(diào)度
        back_queue.push_back(sort_queue[0]);// 第一個(gè)進(jìn)程直接進(jìn)入
        left_move(sort_queue);
        // 一次進(jìn)程調(diào)度
        wait_queue.push_back(back_queue[0]);
        left_move(back_queue);
        run(temp[wait_queue[0].name-1]);
        over_queue.push_back(wait_queue[0]);
        wait_queue.clear();

        cout<< nowtime<< "  "; 
        cout<< "back:";
        prt(back_queue);
        cout<< "sort:";
        prt(sort_queue);
	while(over_queue.size()!=n)
	{
        fill(back_queue, sort_queue); // 根據(jù)上一個(gè)進(jìn)程結(jié)束時(shí)間nowtime填充后備隊(duì)列back_queue
        short_first(back_queue); // 前移后備隊(duì)列中服務(wù)時(shí)間最短的進(jìn)程到隊(duì)首
        // cout<< back_queue[0].name<< endl;
        cout<< nowtime<< "  "; 
        cout<< "back:";
        prt(back_queue);
        cout<< "sort:";
        prt(sort_queue);
        wait_queue.push_back(back_queue[0]); // 后備隊(duì)列隊(duì)首進(jìn)程放到就緒隊(duì)列中
		left_move(back_queue);// 后備隊(duì)列隊(duì)首彈出
		run(temp[wait_queue[0].name-1]);// 就緒隊(duì)列作業(yè)開始占用cpu
        over_queue.push_back(wait_queue[0]);
		wait_queue.clear();// 就緒隊(duì)列作業(yè)完成，彈出
	}
	cout<< "SJF算法進(jìn)程的運(yùn)行順序?yàn)?"<< endl;
	for(int i=0; icout<< "作業(yè)"<< over_queue[i].name<< "-->";
	}
    cout<< "over"<< endl;

	cout<< "進(jìn)程完成后具體信息記錄:"<< endl;
	cout<< "進(jìn)程\t到達(dá)時(shí)間\t服務(wù)時(shí)間\t周轉(zhuǎn)時(shí)間\t"<< endl; 
	for(int i=0; iout(temp[i]);
		ave_aroundtime += temp[i].aroundtime;
		ave_weight_aroundtime += temp[i].weight_aroundtime;
	}
	ave_aroundtime/=n;
	ave_weight_aroundtime/=n;
	cout<< "采用SJF算法算得的平均周轉(zhuǎn)時(shí)間為:"<< ave_aroundtime<< endl;
	cout<< "采用SJF算法算得的平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間為:"<< ave_weight_aroundtime<< endl;
}
運(yùn)行截圖

在這里插入圖片描述

三、小結(jié)

  1. 執(zhí)行的進(jìn)程數(shù)據(jù)是參考ppt最后給出的測(cè)試用例，為了簡(jiǎn)單期間ABCDE進(jìn)程名稱設(shè)置為12345.
    在這里插入圖片描述

  2. 作業(yè)調(diào)度的過程沒有用一個(gè)時(shí)鐘進(jìn)行不斷推進(jìn)，而是利用每一個(gè)執(zhí)行進(jìn)程直接計(jì)算結(jié)束時(shí)間，因此會(huì)出現(xiàn)進(jìn)程執(zhí)行完，后備隊(duì)列依然為空的情況，這里就需要判斷進(jìn)程是否全部執(zhí)行完畢，即一開始需要先輸入進(jìn)程的個(gè)數(shù)，否則無法判斷后續(xù)是否還有未到來的進(jìn)程。

  3. 短作業(yè)調(diào)度算法的過程中，需要在每次進(jìn)程執(zhí)行完畢，在后備隊(duì)列內(nèi)進(jìn)程中搜索服務(wù)時(shí)間最短的進(jìn)程進(jìn)行執(zhí)行，在這個(gè)過程中，需要找到合適的進(jìn)程，將其挪到后備隊(duì)列隊(duì)首，出隊(duì)放入就緒隊(duì)列，然后占用CPU時(shí)間

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