‘壹’ 时间片轮转调度算法C语言实现
时间片轮转调度算法是一种操作系统中常用的进程调度策略。它通过设定一个固定的时间片长度，比如10毫秒，来轮换执行不同的进程。具体实现中，可以使用定时器来精确控制时间片的长度。当定时器到期时，会触发一个中断，此时系统会保存当前进程的上下文信息，包括程序计数器（PC）和其他关键寄存器的值到栈中，然后跳转到下一个进程的执行地址。
这样的调度方式可以确保每个进程都有机会在有限的时间内获得处理器资源。当一个进程的时间片耗尽时，系统会暂时将其挂起，并将控制权转交给下一个进程。这个过程会不断重复，直到所有进程都完成了它们的任务。时间片轮转算法的一个显着特点是，它能够提供较好的响应时间和公平性，尤其是在处理交互型和短进程时。
在C语言中实现时间片轮转调度算法，首先需要初始化定时器和进程任务队列。每个任务都包含必要的上下文信息，如PC地址、优先级等。每次定时器触发时，调度器会检查当前进程的时间片是否已经用完。如果用完了，就将当前进程的信息保存到栈中，并切换到下一个进程。这个过程需要保证进程切换的平滑进行，避免数据丢失或系统崩溃。
为了实现这一算法，通常需要编写一些核心的函数，比如初始化函数、任务调度函数和定时器中断处理函数。初始化函数负责设置定时器和任务队列，任务调度函数负责根据时间片长度决定何时切换到下一个任务，而定时器中断处理函数则负责保存当前任务的状态并切换到下一个任务。
时间片轮转调度算法不仅在操作系统中有着广泛的应用，也可以用于其他需要动态分配资源的场景。通过合理设置时间片长度，可以有效提高系统的整体效率和响应速度。
‘贰’ ）用C语言（或其它语言，如Java）编程实现对N个进程采用某种进程调度算法（如动态优先权调度
公众：类PrivilegeProcess {
公共静态无效的主要（字串[] args）{
MyQueue的MyQueue的新MyQueue的（）;/ /声明队列
印刷电路板[PCB = {新的PCB（001 ，8,1），新的PCB（002,7,9），新的PCB（003,3,8），新的PCB（004,1,7），新的PCB（005,7,4）};
> PCB段=新的PCB（）;
（INT I = 0; <pcb.length; + +）{/ /初始化先进行排序，选择排序这里使用的是高优先级的一线队
（J =我; <pcb.length; J + +）{
（PCB [I]。特权<PCB [J]。特权）{
段= PCB [1];
PCB [I] = PCB [J];
PCB [J] =段;
}
}
}
体系。通过out.println（“入队后第一时间的进程的顺序：”）;
（INT I = 0; <pcb.length; + +）{
的System.out调用println（第一次入队＃程序名称：“+ PCB [我]。名称+ totaltime：”+ PCB [I]。totaltime +“的”特权“+ PCB [我]。特权）; }
（）;
myqueue.start（PCB）;
}
}
类MyQueue的{
INT指数= 0;
PCB [] PC =新的PCB [5];
PCB [] PC1 =新的PCB [4];
PCB温度=新的PCB（） BR />公共无效排队（PCB工艺）{/ /排队算法
（指数== 5）{
（“出界！”）;
返回
}
PC [索引] =进程;
指数+ +;
}
公共：PCB DEQUEUE（）{/ /出队算法（索引== 0）
返回空;
（INT I = 0; <pc1.length; + +）{
PC1 [I] = PC [ +1];
}
指数 -
温度= PC [0];
（INT I = 0; <pc1.length; + +）{ BR /> PC [I] = PC1 [I];
}
回报条件;
}
公共无效启动（PCB [] PC）{/ /进程表算法
（PC [0]。isNotFinish ==真| | PC [1 isNotFinish ==真| | PC [2 isNotFinish ==真| | PC [3]。时isNotFinish ==真| | PC [4]。isNotFinish ==）{
/ / *注：| |运算符都是假的，所有的表达式结果为假，否则真
（INT I = 0; <PC长度; + +）{
PC [I]。运行（这一点）; />} 的System.out.println（）;
（INT I = 0; <pc.length; + +）{/ /处理每个运行一次运行的时间片的长度重新排序优先一旦
（J =我; <pc.length; J + +）{
如果（PC [I]特权<PC [J]。特权）{
温度= PC [I];
PC [I] = PC [J];
PC [J] =温度;
}
}
}
}
}
}
类PCB {/ /声明过程级
和int名，totaltime ，运行时特权;
布尔isNotFinish的;
公众PCB（）{
}
公开PCB（名称，诠释totaltime特权）{
this.name =的名称;/ /进程名
this.totaltime = totaltime ;/ /
this.privilege =特权;/ /总时间优先 this.runtime = 2 ;/ /时间片值是2
this.isNotFinish =真;/ /是否执行完成
（“初始值：程序名称：”+名+“totaltime：”+ totaltime +“特权”+特权）;
System.out的。调用println（）;
}
MyQueue的MQ公共无效的run（）{/ /处理的基础上实施的时间片算法
（totalTime> 1）{ totaltime =运行;/ /总时间大于1，总时间=总时间 - 时间片
特权 -
（“程序名称：”+姓名+“ remaintime：“+ +”特权“+特权）; totaltime
的} else if（totaltime == 1）{
totaltime - ;/ /总时间为1时，执行时间为1
>特权 -
（“程序名称：”+姓名+“remaintime：”+ totaltime +“特权”+特权）;
}其他{
isNotFinish =假;/ / 0，将isNotFinish标志设置为假
}
如果（isNotFinish ==真）{br mq.deQueue（）;
mq.enQueue（本）;
}
}
}
‘叁’ 时间片轮转算法和优先级调度算法 C语言模拟实现
一、目的和要求
进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求用高级语言编写模拟进程调度程序，以便加深理解有关进程控制快、进程队列等概念，并体会和了解优先数算法和时间片轮转算法的具体实施办法。
二、实验内容
1.设计进程控制块PCB的结构，通常应包括如下信息：
进程名、进程优先数（或轮转时间片数）、进程已占用的CPU时间、进程到完成还需要的时间、进程的状态、当前队列指针等。
2.编写两种调度算法程序：
优先数调度算法程序
循环轮转调度算法程序
3.按要求输出结果。
三、提示和说明
分别用两种调度算法对伍个进程进行调度。每个进程可有三种状态；执行状态（RUN）、就绪状态（READY,包括等待状态）和完成状态（FINISH），并假定初始状态为就绪状态。
（一）进程控制块结构如下：
NAME——进程标示符
PRIO/ROUND——进程优先数/进程每次轮转的时间片数（设为常数2）
CPUTIME——进程累计占用CPU的时间片数
NEEDTIME——进程到完成还需要的时间片数
STATE——进程状态
NEXT——链指针
注：
1.为了便于处理，程序中进程的的运行时间以时间片为单位进行计算；
2.各进程的优先数或轮转时间片数，以及进程运行时间片数的初值，均由用户在程序运行时给定。
（二）进程的就绪态和等待态均为链表结构，共有四个指针如下：
RUN——当前运行进程指针
READY——就需队列头指针
TAIL——就需队列尾指针
FINISH——完成队列头指针
（三）程序说明
1. 在优先数算法中，进程优先数的初值设为：
50-NEEDTIME
每执行一次，优先数减1，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。
在轮转法中，采用固定时间片单位（两个时间片为一个单位），进程每轮转一次，CPU时间片数加2，进程还需要的时间片数减2，并退出CPU，排到就绪队列尾，等待下一次调度。
2. 程序的模块结构提示如下：
整个程序可由主程序和如下7个过程组成：
（1）INSERT1——在优先数算法中，将尚未完成的PCB按优先数顺序插入到就绪队列中；
（2）INSERT2——在轮转法中，将执行了一个时间片单位（为2），但尚未完成的进程的PCB，插到就绪队列的队尾；
（3）FIRSTIN——调度就绪队列的第一个进程投入运行；
（4）PRINT——显示每执行一次后所有进程的状态及有关信息。
（5）CREATE——创建新进程，并将它的PCB插入就绪队列；
（6）PRISCH——按优先数算法调度进程；
（7）ROUNDSCH——按时间片轮转法调度进程。
主程序定义PCB结构和其他有关变量。
（四）运行和显示
程序开始运行后，首先提示：请用户选择算法，输入进程名和相应的NEEDTIME值。
每次显示结果均为如下5个字段：
name cputime needtime priority state
注：
1．在state字段中，"R"代表执行态，"W"代表就绪（等待）态，"F"代表完成态。
2．应先显示"R"态的，再显示"W"态的，再显示"F"态的。
3．在"W"态中，以优先数高低或轮转顺序排队；在"F"态中，以完成先后顺序排队。
view plain to clipboardprint?
/*
操作系统实验之时间片轮转算法和优先级调度算法
By Visual C++ 6.0
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct node
{
char name[20]; /*进程的名字*/
int prio; /*进程的优先级*/
int round; /*分配CPU的时间片*/
int cputime; /*CPU执行时间*/
int needtime; /*进程执行所需要的时间*/
char state; /*进程的状态，W——就绪态，R——执行态，F——完成态*/
int count; /*记录执行的次数*/
struct node *next; /*链表指针*/
}PCB;
PCB *ready=NULL,*run=NULL,*finish=NULL; /*定义三个队列，就绪队列，执行队列和完成队列*/
int num;
void GetFirst(); /*从就绪队列取得第一个节点*/
void Output(); /*输出队列信息*/
void InsertPrio(PCB *in); /*创建优先级队列，规定优先数越小，优先级越高*/
void InsertTime(PCB *in); /*时间片队列*/
void InsertFinish(PCB *in); /*时间片队列*/
void PrioCreate(); /*优先级输入函数*/
void TimeCreate(); /*时间片输入函数*/
void Priority(); /*按照优先级调度*/
void RoundRun(); /*时间片轮转调度*/
int main(void)
{
char chose;
printf("请输入要创建的进程数目:\n");
scanf("%d",&num);
getchar();
printf("输入进程的调度方法：(P/R)\n");
scanf("%c",&chose);
switch(chose)
{
case 'P':
case 'p':
PrioCreate();
Priority();
break;
case 'R':
case 'r':
TimeCreate();
RoundRun();
break;
default:break;
}
Output();
return 0;
}
void GetFirst() /*取得第一个就绪队列节点*/
{
run = ready;
if(ready!=NULL)
{
run ->state = 'R';
ready = ready ->next;
run ->next = NULL;
}
}
void Output() /*输出队列信息*/
{
PCB *p;
p = ready;
printf("进程名\t优先级\t轮数\tcpu时间\t需要时间\t进程状态\t计数器\n");
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
p = finish;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
p = run;
while(p!=NULL)
{
printf("%s\t%d\t%d\t%d\t%d\t\t%c\t\t%d\n",p->name,p->prio,p->round,p->cputime,p->needtime,p->state,p->count);
p = p->next;
}
}
void InsertPrio(PCB *in) /*创建优先级队列，规定优先数越小，优先级越低*/
{
PCB *fst,*nxt;
fst = nxt = ready;
if(ready == NULL) /*如果队列为空，则为第一个元素*/
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else /*查到合适的位置进行插入*/
{
if(in ->prio >= fst ->prio) /*比第一个还要大，则插入到队头*/
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL) /*移动指针查找第一个别它小的元素的位置进行插入*/
{
nxt = fst;
fst = fst->next;
}
if(fst ->next == NULL) /*已经搜索到队尾，则其优先级数最小，将其插入到队尾即可*/
{
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
else /*插入到队列中*/
{
nxt = in;
in ->next = fst;
}
}
}
}
void InsertTime(PCB *in) /*将进程插入到就绪队列尾部*/
{
PCB *fst;
fst = ready;
if(ready == NULL)
{
in->next = ready;
ready = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void InsertFinish(PCB *in) /*将进程插入到完成队列尾部*/
{
PCB *fst;
fst = finish;
if(finish == NULL)
{
in->next = finish;
finish = in;
}
else
{
while(fst->next != NULL)
{
fst = fst->next;
}
in ->next = fst ->next;
fst ->next = in;
}
}
void PrioCreate() /*优先级调度输入函数*/
{
PCB *tmp;
int i;
printf("输入进程名字和进程所需时间：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar(); /*吸收回车符号*/
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->prio = 50 - tmp->needtime; /*设置其优先级，需要的时间越多，优先级越低*/
tmp ->round = 0;
tmp ->count = 0;
InsertPrio(tmp); /*按照优先级从高到低，插入到就绪队列*/
}
}
void TimeCreate() /*时间片输入函数*/
{
PCB *tmp;
int i;
printf("输入进程名字和进程时间片所需时间：\n");
for(i = 0;i < num; i++)
{
if((tmp = (PCB *)malloc(sizeof(PCB)))==NULL)
{
perror("malloc");
exit(1);
}
scanf("%s",tmp->name);
getchar();
scanf("%d",&(tmp->needtime));
tmp ->cputime = 0;
tmp ->state ='W';
tmp ->prio = 0;
tmp ->round = 2; /*假设每个进程所分配的时间片是2*/
tmp ->count = 0;
InsertTime(tmp);
}
}
void Priority() /*按照优先级调度，每次执行一个时间片*/
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL) /*当就绪队列不为空时，则调度进程如执行队列执行*/
{
Output(); /*输出每次调度过程中各个节点的状态*/
while(flag)
{
run->prio -= 3; /*优先级减去三*/
run->cputime++; /*CPU时间片加一*/
run->needtime--;/*进程执行完成的剩余时间减一*/
if(run->needtime == 0)/*如果进程执行完毕，将进程状态置为F，将其插入到完成队列*/
{
run ->state = 'F';
run->count++; /*进程执行的次数加一*/
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else /*将进程状态置为W，入就绪队列*/
{
run->state = 'W';
run->count++; /*进程执行的次数加一*/
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst(); /*继续取就绪队列队头进程进入执行队列*/
}
}
void RoundRun() /*时间片轮转调度算法*/
{
int flag = 1;
GetFirst();
while(run != NULL)
{
Output();
while(flag)
{
run->count++;
run->cputime++;
run->needtime--;
if(run->needtime == 0) /*进程执行完毕*/
{
run ->state = 'F';
InsertFinish(run);
flag = 0;
}
else if(run->count == run->round)/*时间片用完*/
{
run->state = 'W';
run->count = 0; /*计数器清零，为下次做准备*/
InsertTime(run);
flag = 0;
}
}
flag = 1;
GetFirst();
}
‘肆’ 什么是时间片轮转调度算法
时间片轮转调度是一种最古老，最简单，最公平且使用最广的算法。
每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。
就这样说吧，CPU假如比做一个游戏机，现在A,B,C都想玩，如何去分配呢，时间片轮转调度就是来分配这游戏机的，先让A玩三分钟，再让B玩三分钟，再让C玩三分钟，再来让A玩三分钟，如此循环。
‘伍’ 假设所有的作业同时到达，平均周转时间最短的调度算法是（ ）。
【答案】：C
先来先服务调度算法（FCFS）:就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。这种调度算法的优点是实现简单，公平。其缺点是没有考虑到系统中各种资源的综合使用情况，往往使短作业的用户不满意，因为短作业等待处理的时间可能比实际运行时间长得多。
短作业优先调度算法(SPF): 就是优先调度并处理短作业，所谓短是指作业的运行时间短。而在作业未投入运行时，并不能知道它实际的运行时间的长短，因此需要用户在提交作业时同时提交作业运行时间的估计值。
时间片轮转调度算法：每个进程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做的就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它的时间片后，它被移到队列的末尾。
基于优先级调度算法(HPF)：每一个作业规定一个表示该作业优先级别的整数，当需要将新的作业由输入井调入内存处理时，优先选择优先数最高的作业。
作业周转时间（Ti）＝完成时间(Tei)－提交时间(Tsi)
作业平均周转时间(T)＝周转时间/作业个数