编写程序完成单处理器系统的进程调度,要求采用时间片轮转法调度策略。具体内容: 1、 确定PCB内容及其组织方式; 2、 要求模拟进程空闲(新)、就绪、运行、阻塞和完成5个状态; 3、 实现进程创建、进程调度、进程阻塞和进程唤醒4个原语; 4、 编写主函数对整个系统进程测试。
时间: 2023-12-28 21:05:23 浏览: 81
非常感谢您的提问。关于您的问题,我可以为您提供一些参考信息。
首先,PCB是进程控制块的缩写,是操作系统内部用于管理进程的一种数据结构。在单处理器系统的进程调度中,PCB通常包含了进程的标识符、状态、程序计数器、内存指针、优先级等信息。在时间片轮转法调度策略中,为了保证公平性,每个进程被分配相同的时间片,当时间片用完后,当前进程会被挂起,等到下一次轮到它时再恢复执行。
具体来说,实现单处理器系统的进程调度,您可以按照以下步骤进行:
1. 定义PCB的数据结构,包括所需的信息,例如进程ID、状态、优先级、时间片等。API函数中需要对PCB的值进行读写操作。
2. 实现五种进程状态的转换:新建、就绪、运行、阻塞和完成。这需要通过修改PCB的值来完成。
3. 实现进程创建、进程调度、进程阻塞和进程唤醒四个原语。使用原语可能需要禁用中断来保证原语的原子性。
4. 最后,编写主函数对整个系统进行测试,可以创建多个进程并模拟其运行状态,观察进程的状态转换和时间片轮转的效果。
实现单处理器系统的进程调度涉及较多的细节问题,需要考虑进程状态的转换及其对应的函数实现、时间片的分配和切换以及原语间的协调等。希望以上提供的信息对您有帮助。
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用C语言编写程序完成单处理器系统的进程调度,要求采用时间片轮转法调度策略。具体内容: 1、 确定PCB内容及其组织方式; 2、 要求模拟进程空闲(新)、就绪、运行、阻塞和完成5个状态; 3、 实现进程创建、进程调度、进程阻塞和进程唤醒4个原语; 编写主函数对整个系统进程测试
以下是使用C语言实现单处理器系统的进程调度的代码示例:
```
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAX_PROCESS 10
#define TIME_SLICE 2
int current_time = 0; // 当前时间
int current_process = -1; // 当前正在运行的进程的编号
// 进程控制块结构体
typedef struct PCB {
int pid; // 进程编号
int status; // 进程状态:0-空闲,1-就绪,2-运行,3-阻塞,4-完成
int arrival_time; // 进程到达时间
int burst_time; // 进程执行时间
int remaining_time; // 进程剩余执行时间
int wait_time; // 进程等待时间
} PCB;
PCB process_table[MAX_PROCESS]; // 进程表
// 创建进程
void create_process(int pid, int arrival_time, int burst_time) {
process_table[pid].pid = pid;
process_table[pid].status = 0;
process_table[pid].arrival_time = arrival_time;
process_table[pid].burst_time = burst_time;
process_table[pid].remaining_time = burst_time;
process_table[pid].wait_time = 0;
}
// 进程调度
void schedule() {
int i;
// 找到最早到达的就绪进程
int earliest_ready = -1;
for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
if (process_table[i].status == 1) { // 就绪状态
if (earliest_ready == -1 || process_table[i].arrival_time < process_table[earliest_ready].arrival_time) {
earliest_ready = i;
}
}
}
if (current_process != -1 && process_table[current_process].remaining_time > 0) { // 当前进程未完成
process_table[current_process].status = 1; // 放回就绪队列
}
if (earliest_ready != -1) { // 有就绪进程
current_process = earliest_ready;
process_table[current_process].status = 2; // 运行状态
process_table[current_process].wait_time += current_time - process_table[current_process].arrival_time; // 计算等待时间
} else { // 无就绪进程
current_process = -1;
}
}
// 进程阻塞
void block_process(int pid) {
process_table[pid].status = 3; // 阻塞状态
}
// 进程唤醒
void wakeup_process(int pid) {
process_table[pid].status = 1; // 就绪状态
}
// 主函数
int main() {
int i, j;
// 初始化进程表
for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
process_table[i].pid = i;
process_table[i].status = 0;
process_table[i].arrival_time = -1;
process_table[i].burst_time = -1;
process_table[i].remaining_time = -1;
process_table[i].wait_time = -1;
}
// 创建进程
create_process(0, 0, 3);
create_process(1, 1, 5);
create_process(2, 2, 2);
create_process(3, 3, 4);
create_process(4, 4, 6);
// 进程调度
while (1) {
int all_done = 1; // 是否所有进程均已完成
for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
if (process_table[i].status != 4) { // 进程未完成
all_done = 0;
break;
}
}
if (all_done) { // 所有进程均已完成
break;
}
schedule();
if (current_process != -1) {
printf("时间 %d,进程 %d 开始执行\n", current_time, current_process);
for (j = 0; j < TIME_SLICE; j++) {
current_time++;
process_table[current_process].remaining_time--;
if (process_table[current_process].remaining_time == 0) { // 进程完成
process_table[current_process].status = 4; // 完成状态
printf("时间 %d,进程 %d 完成\n", current_time, current_process);
break;
}
}
if (process_table[current_process].remaining_time > 0) { // 时间片用完,进程被抢占
printf("时间 %d,进程 %d 时间片用完,被抢占\n", current_time, current_process);
process_table[current_process].status = 1; // 放回就绪队列
}
} else {
current_time++;
}
}
// 输出进程等待时间
printf("进程等待时间:\n");
for (i = 0; i < MAX_PROCESS; i++) {
printf("进程 %d:%d\n", i, process_table[i].wait_time);
}
return 0;
}
```
该程序使用时间片轮转法调度策略,每个进程被分配一个时间片,时间片用完后进程被抢占并放回就绪队列。进程表中的状态分别为0-空闲,1-就绪,2-运行,3-阻塞,4-完成。在主函数中创建了5个进程,分别为:
进程0,到达时间0,执行时间3
进程1,到达时间1,执行时间5
进程2,到达时间2,执行时间2
进程3,到达时间3,执行时间4
进程4,到达时间4,执行时间6
程序输出了每个进程开始执行和完成的时间,并在程序结束后输出了每个进程的等待时间。
编写C语言程序完成单处理器系统的进程调度,要求采用时间片轮转法调度策略。具体内容: 1、 确定PCB内容及其组织方式; 2、 要求模拟进程空闲(新)、就绪、运行、阻塞和完成5个状态; 3、 实现进程创建、进程调度、进程阻塞和进程唤醒4个原语; 4、 编写主函数对整个系统进程测试。
您好,根据您的要求,我能够为您提供一些关于C语言程序实现时间片轮转法调度策略的建议,但是请您注意,这只是一些指导性的建议,具体的实现方式需要根据您的具体需求进行调整。
1、确定PCB内容及其组织方式:
进程控制块(Process Control Block, 简称PCB)是操作系统管理进程的数据结构,它保存了进程的基本信息和状态信息,包括进程的ID、状态、优先级、寄存器值、进程状态、时间片等。在实现时间片轮转法调度策略中,可以将PCB结构体定义为包含这些元素,如下所示:
typedef struct PCB {
int pid; // 进程ID
int cpu_time; // 进程已经占用的CPU时间
int run_time; // 进程需要运行的时间总长
int state; // 进程状态,0为新建、1为就绪、2为运行、3为阻塞、4为完成
...
} PCB;
2、要求模拟进程空闲(新)、就绪、运行、阻塞和完成5个状态:
在实现时间片轮转法调度策略过程中,需要实现五个进程状态,分别是新建、就绪、运行、阻塞和完成。其中新建是指当进程被创建后,其状态为新建状态,等待系统调度器分配CPU时间片;就绪是指当进程分配到CPU时间片后,等待系统调度器分配CPU执行时间;运行是指分配到CPU时间片后,进程处于执行状态;阻塞是指当前进程被外部信号或事件阻塞,不能继续执行;完成是指进程已经执行完毕。
可以使用switch语句来模拟五个状态的切换,具体实现可以像下面这样:
switch(pcb.state) {
case 0: // 新建状态
printf("进程正在创建中...\n");
break;
case 1: // 就绪状态
printf("进程已经准备就绪,等待运行...\n");
break;
case 2: // 运行状态
printf("进程正在运行中...\n");
break;
case 3: // 阻塞状态
printf("进程正在等待事件完成,不能继续执行...\n");
break;
case 4: // 完成状态
printf("进程执行完毕,释放资源...\n");
break;
default:
printf("进程状态错误,请检查...\n");
}
3、实现进程创建、进程调度、进程阻塞和进程唤醒4个原语:
在实现时间片轮转调度算法时,需要实现进程创建、调度、阻塞和唤醒等操作,下面具体介绍:
进程创建:
进程创建指的是在系统中新建一个进程的过程,包括为进程分配PCB、为进程分配系统资源等。对于进程创建,可以定义一个函数来实现,如下所示:
PCB pcb_create(int pid, int run_time) {
PCB pcb = { pid, 0, run_time, 0 };
return pcb;
}
进程调度:
时间片轮转调度算法能够平均分配所有进程的时间,防止某个进程过多占用CPU资源。在实现进程调度时,需要考虑到时间片,每个进程只能占用一定时间片的CPU处理时间,达到时间片后要将当前进程挂起,执行下一个进程。具体实现如下:
PCB scheduler(PCB queue[], int n, int curr) {
queue[curr].cpu_time += TIME_SLICE;
if(queue[curr].cpu_time >= queue[curr].run_time) {
queue[curr].state = 4; // 进程执行完毕
return queue[curr];
}
int next = (curr + 1) % n; // 计算下一个就绪进程
// 找到下一个就绪进程
while(next != curr) {
if(queue[next].state == 1) {
queue[next].state = 2;
queue[curr].state = 1;
return queue[next];
} else if(queue[next].state == 2) {
next = (next + 1) % n;
}
}
// 没有新进程,当前进程继续运行
return queue[curr];
}
进程阻塞:
进程阻塞是指当前进程因为某种原因(如等待某个信号、等待某个I/O操作完成等)暂时不能进行计算操作。在实现进程阻塞时,需要设置进程的状态为阻塞状态,并释放进程占用的I/O资源。具体实现如下:
void pcb_block(PCB *pcb) {
pcb->state = 3; // 设置进程状态为阻塞状态
// 释放进程占用的I/O资源
...
}
进程唤醒:
进程唤醒是指当前进程解除阻塞后,重新被调度运行的过程。在实现进程唤醒时,需要设置进程的状态为就绪状态,并将其加入到就绪队列中,等待CPU调度。具体实现如下:
void pcb_wakeup(PCB *pcb, PCB queue[], int n) {
pcb->state = 1; // 设置进程状态为就绪状态
// 将进程加入到就绪队列的最后
queue[n] = *pcb;
}
4、编写主函数对整个系统进程测试:
最后一步是编写一个测试程序,模拟CPU调度器执行进程,并输出相应的进程状态。具体步骤如下:
1) 创建进程测试数据,如下所示:
PCB pcb1 = pcb_create(1, 20);
PCB pcb2 = pcb_create(2, 12);
PCB pcb3 = pcb_create(3, 5);
PCB pcb4 = pcb_create(4, 8);
PCB pcb5 = pcb_create(5, 30);
2) 将进程加入到就绪队列中:
PCB queue[] = { pcb1, pcb2, pcb3, pcb4, pcb5 }; // 就绪队列
3) 轮流调度五个进程:
int curr = 0;
for(int i = 0; i < 5; i++) {
PCB pcb = scheduler(queue, 5, curr);
printf("当前进程 %d 的状态为:", pcb.pid);
// 输出进程状态
...
}
通过以上步骤,可以简单地实现一个时间片轮转调度算法,并测试进程状态,实现进程的调度和管理。
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