Hbhxsz操作系统报告.doc

1、生 命 是 永 恒 不 断 的 创 造 ， 因 为 在 它 内 部 蕴 含 着 过 剩 的 精 力 ， 它 不 断 流 溢 ， 越 出 时 间和 空 间 的 界 限 ， 它 不 停 地 追 求 ， 以 形 形 色 色 的 自 我 表 现 的 形 式 表 现 出 来 。 泰 戈 尔操作系统仿真实验实验报告报告日期： 2011-4-26一 实验目的采用仿真实验的方法，分析在 FCFS SJF RR MLFS 算法中，系列因素对平均周转时间的影响场景布置：长短作业不同比例 ；作业不同达到顺序；作业不同到达频率。二 实验原理及方法分析四种调度算法实现原理及方法：（一）基本定义及说明1.定义进程的四个状

2、态：#define ProcessCreate 0 /创建#define ProcessReady 1 /就绪#define ProcessRun 2 /执行#define ProcessWait 3 /等待#define ProcessDestory 4 /结束2.用结构体来表示调度的每一个进程，每个进程的属性有名称（即标识符）、所处状态、到达时间、执行时间、等待时间、周转时间。typedef struct pcbint pid; /进程标识符int state; /进程所处状态int burst_time; /进程执行时间int come_time; /进程到达时间int wait_tim

3、e; /等待时间int turnaround_time; /周转时间PCB;PCB pcb_running;3.定义用来存放不同进程的容器：vector pcb_queue; /全部进程vector pcb_finished; /执行完的进程vector level0; /处于 0 级的进程vector level1; /处于 1 级的进程vector level2; /处于 2 级的进程4.定义基本的变量：int algorithm;/0:FCFS 1:SJF 2:RR 3:MLFSint current;/当前进程下标int currenttime;/当前时间int preemptive;

4、 /是否可抢占int slice; /时间片int current_level; /当前所处级5. 用函数 input()接受输入信息，变量 num 存放进程数，输入的信息依次有进程数目、每个进程的到达时间、每个进程的运行时间。void input() /确定进程个数，选择算法及是否抢占int i,num; /num 代表进程个数ifstream inf;inf.open(“0.txt“); /打开文件infnum; /输入进程个数for(i=0;e_time; /输入到达时间inftemp.burst_time; /输入执行时间temp.pid = i; /进程标记pcb_queue.pus

5、h_back(temp);/把一个 temp 存入到 vector 中coutalgorithm; /选择算法coutpreemptive; /选择是否抢占（二）四种调度算法1.FCFS先来先服务的情况，按照进程的到达时间将进程排序case 0: /FCFSif (itr-state = ProcessReady break;3.RRif (algorithm=2)count = current;current+;int length = pcb_queue.size();current = current%length;while (pcb_queuecurrent.state != Pro

6、cessReady )current+;current = current%length;pcb_queuecurrent.state = ProcessRun;return;4 MLFS算法中公共设置队列数为 3.分别为，进程的 level 属性可能有 0、1 、2 三个值。值为 0 的quantum 为 q0=1，且该队列拥有最高的优先级。值为 1 的 quantum 为 q1=2，且该队列的优先级仅次于值为 0 的对列，只有 level0 队列里空了才能执行该队列，值为 2 的队列按照FCFS 算法调度执行，且优先级最低，只有当 level0 和 level1 两个队列空了，才能执行该队

7、列。初始时将所有进程的 level 属性值均置为-1 。仍是按照进程的到达时间将进程排序（同FCFS）详细代码见源程序三、实验测试结果（一） 、按长度按作业不同比例 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10FCFS.average_waitingtime 45 36.9 29.7 23.4 18 13.5 9.9 7.2 5.4 4.5 4.5SJF.average_waitingtime 45 36.9 29.7 23.4 18 13.5 9.9 7.2 5.4 4.5 4.5preSJF.average_waitingtime 45 36.9 29.7 23.4 18 13.5 9.9

8、 7.2 5.4 4.5 4.5R.average_waitingtime 85.5 69.3 54.9 42.3 31.5 2.5 15.3 9.9 6.3 4.5 4.5preR.average_waitingtime 85.5 69.3 54.9 42.3 31.5 2.5 15.3 9.9 6.3 4.5 4.5MLFS.average_waitingtime 58.5 47.7 38.1 29.7 2.5 16.5 1.7 8.1 5.7 4.5 4.5preMLFS.average_waitingtime 58.5 47.7 38.1 29.7 2.5 16.5 1.7 8.1 5

9、.7 4.5 4.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10FCFS.average_turnaroundtime 5 46 37.9 30.7 24.4 19 14.5 10.9 8.2 6.4 5.5SJF.average_turnaroundtime 5 46 37.9 30.7 24.4 19 14.5 10.9 8.2 6.4 5.5preSJF.average_turnaroundtime 5 46 37.9 30.7 24.4 19 14.5 10.9 8.2 6.4 5.5R.average_turnaroundtime 95.5 78.4 63.1 49.6 37.9 2

10、8 19.9 13.6 9.1 6.4 5.5preR.average_turnaroundtime 95.5 78.4 63.1 49.6 37.9 28 19.9 13.6 9.1 6.4 5.5MLFS.average_turnaroundtime 68.5 56.8 46.3 37 28.9 2 16.3 1.8 8.5 6.4 5.5preMLFS.average_turnaroundtime 68.5 56.8 46.3 37 28.9 2 16.3 1.8 8.5 6.4 5.5观察图表可以看出，随着短作业比例的增加，各算法的平均等待时间和平均周转时间都在减小；其中减小速率最快的

11、 RR，其次 MLFS，最后是 FCFS 和 SJF；垂直于轴划线看焦点，可以发现， FCFS 和 SJF 更适合短作业比例小的作业，且比例越小优势越明显。MLFS 其次，则最不合适。在这里 FCFS 和 SJF 之所以会重合，是因为我我再改变短作业比例时是一次将第一个、第二个改为短作业的。而 FCFS 遵循先来先服务的原则， SJF 算法让短作业先做，所以他们执行的顺序是一样的。并不是一定会重合。（二） 、按作业到达时间不同 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9FCFS.average_waitingtime 32.4 3.3 34.2 35.1 36 36.9 37 37.1 37.2

12、37.3SJF.average_waitingtime 32.4 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3preSJF.average_waitingtime 32.4 32.5 32.6 32.7 32.8 32.9 3 34.1 34.2 34.3R.average_waitingtime 64.8 64.9 65 65.1 65.2 65.3 65.4 65.5 65.7 65.8preR.average_waitingtime 64.8 64.9 65 65.1 65.2 65.3 65.4 65.5 65.7 65.8MLFS.average_waiti

13、ngtime 43.2 43.3 43.4 43.5 43.6 43.7 43.8 43.9 4 4.1preMLFS.average_waitingtime 43.2 43.3 43.4 43.5 43.6 43.7 43.8 43.9 4 4.10 1 2 3 4 5 6 7 8 9FCFS.average_turnaroundtime 41.5 42.4 43.3 4.2 45.1 46 46.9 47.8 48.7 49.6SJF.average_turnaroundtime 41.5 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4 42.4preSJF

14、.average_turnaroundtime 41.5 41.6 41.7 41.8 41.9 42 42.1 42.2 42.3 42.4R.average_turnaroundtime 73.9 74 74.1 74.2 74.3 74.4 74.5 74.6 74.7 74.8preR.average_turnaroundtime 73.9 74 74.1 74.2 74.3 74.4 74.5 74.6 74.7 74.8MLFS.average_turnaroundtime 52.3 52.4 52.5 52.6 52.7 52.8 52.9 53 53.1 53.2preMLFS

15、.average_turnaroundtime 52.3 52.4 52.5 52.6 52.7 52.8 52.9 53 53.1 53.2这个讨论的是作业不同到达时间，我取的数据是 9 个需要 10 个单位的作业和 1 个需要 1 个单位的作业。观察图标可以发现作业的不同到达顺序对 SJF、RR 、MLFS 算法的平均等待时间和平均运转时间影响不大，而对 FCFS 算法的影响。这主要是因为 FCFS 遵循先来先服务的原则。（三） 、按作业不同到达频率 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9FCFS.average_waitingtime 40.5 40.6 40.8 41.1 41.5 4

16、2 42.6 43.3 4.1 45SJF.average_waitingtime 40.5 40.6 40.8 41.1 41.5 42 42.6 43.3 4.1 45preSJF.average_waitingtime 40.5 40.6 40.8 41.1 41.5 42 42.6 43.3 4.1 45R.average_waitingtime 81 81.1 81.3 81.6 82 82.5 83.1 83.8 84.6 85.5preR.average_waitingtime 81 81.1 81.3 81.6 82 82.5 83.1 83.8 84.6 85.5MLFS.a

17、verage_waitingtime 54 54.1 54.3 54.6 5 5.5 56.1 56.8 57.6 58.5preMLFS.average_waitingtime 54 54.1 54.3 54.6 5 5.5 56.1 56.8 57.6 58.50 1 2 3 4 5 6 7 8 9FCFS.average_turnaroundtime 50.5 50.6 50.8 51.1 51.5 52 52.6 53.3 54.1 5SJF.average_turnaroundtime 50.5 50.6 50.8 51.1 51.5 52 52.6 53.3 54.1 5preSJ

18、F.average_turnaroundtime 50.5 50.6 50.8 51.1 51.5 52 52.6 53.3 54.1 5R.average_turnaroundtime 91 91.1 91.3 91.6 92 92.5 93.1 93.8 94.6 95.5preR.average_turnaroundtime 91 91.1 91.3 91.6 92 92.5 93.1 93.8 94.6 95.5MLFS.average_turnaroundtime 64 64.1 64.3 64.6 65 65.5 6.1 6.8 67.6 68.5preMLFS.average_t

19、urnaroundtime 64 64.1 64.3 64.6 65 65.5 6.1 6.8 67.6 68.5四、分析与评价在一般情况下，平均周转时间最短的是 SJF 算法。FCFS: 这是最简单的一个算法，只遵循先来先服务的原则，但是一般平均周转时间会较长。SJF：该算法让短作业先做，平均周转时间较短。但是缺点是容易产生饥饿，长作业可能一直无法得到 CPU。RR：该算法的优点是可以及时给用户反馈，且 quantum 的选择是关键的，如果太短，则要不断的进行上下文切换，平均周转时间变大，如果太长，就和 FCFS 差不多，体现不出优势。MLFS:多级反馈算法有效地防止饥饿，让等待时间长的作业的优先级不断上升，终究会使其得到 CPU。五、实验心得通过该实验，让我充分地理解了各个算法的同时，还经过比较知道了各个算法的优劣，将理论付诸实践使得理解更加深刻。在编程的过程中也遇到了很多问题但是通过思考请教都能解决。实验中仍然存在着不足，如输入是靠用户一个个输入的，这样当进程数很多的时候就十分繁琐，可以将其用文件导入。且在定义数据结构的时候使用的 固定程度的数组存放 process 结构体的，当进程数超过了数组大小的时候就无法运行了，最好是利用链表。希望有机会加以改进。