最早期限优先调度算法(EDF)的特点和实现
最早期限优先调度算法（EDF）的特点和实现
摘要：最早期限优先调度算法是基于优先级的动态调度方法，是最优的单处理器调度算法，具有灵活性高、能充分利用CPU计算能力的特点。但是同时也具有调度开销增大、不能确定优先级低的任务截止之间能否得到满足的缺点，从而产生了EDF算法的优化算法NEDF和DPDS，较好的解决了上述问题，平衡了CPU使用率、响应时间、公平性和截止时间的问题。关键词：任务调度；动态调度；优先级；EDF
引言：随着计算机的发展，多道程序处理的出现需要强大的调度算法来对多任务进行调度，以确定多任务环境下任务的执行顺序以及占有CPU时间。相对于静态、不可抢占的调度方法，EDF的出现使之凭借灵活性高、CPU占有率高很快成为最优的单处理器调度算法。
一、任务调度的基本概念
在计算机发展的初期，需要使用计算机时，通常要集中在计算机所在的地方，人为的以作业的方式把工作内容一件一件的交给计算机处理，也就不存在调度的概念。随后，出现了计算机的批处理方式，计算机把作业按照先来先服务的方式进行处理，体现了一种非常简单的调度概念。随着多道程序处理方式的出现，调度逐渐变得重要和复杂起来。
在多任务的实时操作系统中，调度是一个非常重要的功能，用来确定多任务环境下任务执行的顺序和获得CPU资源后能够执行的时间长度。操作系统通过一个调度程序看来实现调度功能，调度程序以函数的形式存在，用来实现操作系统的调度算法。
调度程序是影响系统性能（如吞吐率、延迟时间等）的重要部分。在设计调度程序时，通常要综合考虑如下因素：CPU的使用率、输入、输出设备的吞吐率、响应时间、公平性和截止时间。这些因素之间有一定的冲突性，在设计调度程序时需要优先考虑最重要的需求，然后再各种因素之间进行折中处理。
二、调度方法的分类
对于大量的实时调度方法来说，主要存在以下几种划分方法：
1、离线（off-line）和在线（on-line）调度
根据获得调度信息的时机，调度算法可以分为离线调度和在线调度两类。对
于离线调度算法，运行过程中使用的调度信息在系统运行之前就确定了，如时间驱动的调度。离线调度算法具有确定性，但缺乏灵活性，适用于特征能够预先确定，且不容易发生变化的应用。在线调度算法的调度信息则在系统运行过程中动态获得，如优先级驱动的调度（如EDF,RMS等）。在线调度算法在形成最佳调度决策上具有较大的灵活性。
2、抢占（preemptive）和非抢占（non-preemptive）调度
根据任务在运行过程中能否被打断的处理情况。调度算法分为抢占式调度和非抢占式调度两类。在抢占式调度方法中，正在运行的任务可能被其他任务打断。在非抢占式调度算法中，一旦任务开始运行，该任务只有在运行完成而主动放弃CPU资源，或是因为等待其他资源被阻塞的情况下才会停止运行。实时内核大都采用了抢占式调度算法，使关键任务能够打断非关键任务执行，确保关键任务的截止时间能够得到满足。相对来说，抢占式调度算法要更复杂些，且需要更多的资源，并可能在使用不当的情况下造成低优先级任务出现长时间得不到执行的情况。非抢占式调度算法常用于那些任务需要按照预先确定的顺序执行，且只有当任务主动放弃CPU资源后，其他任务才能得到执行的情况。
3、静态（static）和动态（dynamic）调度
根据任务优先级的确定时机，调度算法分为静态调度和动态调度两类。在静态调度算法中，所有任务的优先级在设计时已经确定下来，且在运行过程中不会发生变化（如RMS）。在动态调度算法中，任务的优先级则在运行过程中确定，并可能不断发生变化（如EDF）。静态调度算法适用于能够完全把握系统中所有任务及其时间约束（如截至时间、运行时间、优先顺序和运行过程中的到达时间）特性的情况。静态调度比较简单，但缺乏灵活性，不利于系统扩展；动态调度有足够的灵活性来处理变化的系统情况，但需要消耗更多的系统资源。
三、最早期限优先调度算法（EDF）
1、EDF算法的基本理解
最早期限优先调度算法（EDF）是一种采用动态调度的优先级调度算法，任务的优先级根据任务的截止时间来确定。任务的截止时间越近，任务的优先级越高；任务的截止时间越远，任务额优先级越低。当有新的任务处于就绪状态时，任务的优先级就有可能需要进行调整。
现通过分析如下一系列任务来理解EDF算法：
任务名称到达时刻执行时间绝对时间限
4 3 10
5 10 25
当到达时，它是唯一等待运行的任务，因此立即开始执行。在时刻4到达，因为，它的优先级高于因而打断抢先开始运行。在时刻5达到，由于，因此的优先级低于，必须等待执行完毕。当执行完（在时刻7）以后，开始执行（由于它的优先级高于）。一直运行到时刻17，此时继续执行直到完成。
2、EDF算法的基本假设
EDF算法的分析是基于一系列假设的基础上的：a)没有任务非抢先的区域，并且抢先的成本是极小的；b)只有处理要求是显著的，内存、I/O和别的资源要求都可以忽略；c)所有的任务都是独立的，没有优先约束。这些假设都极大地简化了EDF的分析。假设a表明，我们可以在任何时间抢占任何任务，此后还可以还原它，这个过程没有损失，一个任务被抢占的次数不改变处理器的总工作负荷。从b可以得出，为了检查可行性，我们只需要保证足够的处理容量，以在时间期限的要求下执行任务，没有内存或者其他的约束条件而导致问题变得复杂。c则表明不存在优先约束，意味着任务的释放时间不依赖于其他任务的结束时间。但是对于部分系统不满足上述三条假设，则需要采用优先的和排斥的约束来解决相应问题。
EDF算法是最优的单处理器动态调度算法，其可调度上限为100%。也就是说，如果EDF算法不能够在一个处理器上合理的调度一个任务集，那么其他所有的调度算法也不能做到。
3、EDF算法的测试
如果所有的任务都是周期性的，并且对应的时间限等于它们的周期，对任务集的调度性的测试是非常简单的：如果任务集的总利用率不大于1，那么任务集就可以由EDF算法在一个单处理器上进行合理的调度。对于那些任务的时间限并不全等于其周期的情况，没有简答的调度性测试。在这样的情况下，需要使用
EDF算法生成一个时间表，来判断是不是在一个给定的时间区间内所有的时间限都被满足。在这种情况下EDF的一个可调度性测试如下：
定义，以及（这里的“lcm”表示最小公倍数）。定义是任务集T中所有满足其时间限的绝对值小鱼t的任务执行时间之和。一个由n个任务构成的集合不是可行的EDF的充分必要条件是：
或存在某个
使得
（其中n为任务集中任务的数量；为任务的执行时间；为周期任务的周期；为任务的相对时间限；为在绝对时间不迟于t的任务集合T中，所有重复的任务执行时间和。）
四、EDF算法的改进（1）：NEDF算法
基于优先级的调度算法在实时进程调度中使用很广泛，静态优先级调度算法根据应用的属性来分配优先级, 其可控性较强, 而动态优先级调度算法在资源分配和调度时具有更大的灵活性。如果结合这两种算法的优点, 扬长避短, 就能够对实时任务进行更合理、更高效的任务调度。利用最著名的动态优先级调度算法EDF 算法的高CPU 利用率、可调度较大的任务集的特点, 结合静态优先级调度算法的可控性就形成了一种新的调度算法—NEDF调度算法( New Earliest Deadline First )
1、NEDF算法概述
NEDF 算法以任务的截止期限作为任务调度的首要指标, 但不是唯一的指标。当两任务的截止期限在一定的范围内时, 根据任务的优先级来决定要运行的任务, 这时以任务的静态优先级来选择任务, 一定程度上增强了算法的可控性。确定任务的静态优先级, 主要依据有以下几个。
1）执行时间：以执行时间为依据, 执行时间越短, 静态优先级越高。2）任务周期：以任务周期为依据, 任务周期越短, 静态优先级越高。3）任务的CPU 利用率：任务的CPU 利用率为任务执行时间与任务周期的比值越高, 静态优先级越高。4）任务紧急程度：根据任务的紧急程度, 人为安排任务的优先级。任务越紧急, 静态优先级越高。
2、NEDF算法说明
先假定任务的优先级均不相同，则在某个调度时刻t，NEDF 算法先查找距截止期限最近的任务。这时，可能有多个任务的截止期限相等或较为接近。如果截止期限相等，则选择高优先级的任务运行。如果截止期限均不相等，且最小截止期限比次小截止期限小许多，则选择最小截止期限的任务运行。若最小截止期限与次小截止期限的差值在一定的IM 值范围内，则选择高优先级的任务运行。截止期限IM 值的设定应保证最高优先级任务能够如期完成，一般可取最小相对截止期限的值，以确保在最小相对截止期限的周期范围内，最高优先级任务能够优先运行。
五、EDF算法的改进（2）：DPDS算法
1、 DPDS算法概述
DPDS是在EDF 算法基础上进行改进而来的，DPDS基于截止时间和优先级两个特征参数。这里的优先级指的是综合考虑任务的运行时间和迫切度而得到的一个全局优先级。这样,每个任务拥有截止时间等级和全局优先级两个参数。在系统正常工作的情况下按照最早期限优先调度算法（即EDF算法）的调度方式运行；当系统过载情况下，先对所有任务按照全局优先级分成2个组，全局优先级较高的分为一个组，全局优先级相对较低的分为另一组；优先对全局优先级高的任务进行调度，对于优先级低的任务采用后台处理算法，即在处理器空闲时调度非关键任务集中的任务。考虑到嵌入式系统资源的有限性，DPDS尽量采用比较简单的算法，防止调度算法占用过多的计算时间,影响系统整体性能。
2、算法的实现
DPDS任务算法主要分为3步实现：
第1步：判断当前系统任务是否超负荷，如果没有超负荷，就调用EDF算法调度；否则，调用DPDS算法；第2步：对任务进行分类，将任务按照优先级进行分类，优先级高的为一个集合，称之为关键任务集；优先级相对较低的为一个集合，称为非关键任务集；每当任务中有优先级发生变化时，都要对现有的全部任务进行划分。第3步：任务调度。
当前任务完成之后,必须刷新当前任务的截止时间，然后判断任务的全局优先级是否有变化，如果优先级有变化，就对所有任务按优先级重新划分集合。划分
好任务优先级后优先对周期任务集中的任务实例采用EDF调度算法进行调度。只有当周期任务集没有可运行的实例时才对队列中的任务实例同样采用EDF算法进行调度运行。由此保证优先调度关键任务集中的任务。
六、总结
最早期限优先调度算法（EDF）作为最佳的单处理器调度算法，具有灵活性高、CPU利用率高的特点，但是同时也存在开销大、在临时过载情况下不能确定哪个任务的截止时间不能得到满足的缺点。在此基础上，提出了改进后的EDF 算法：NEDF算法以及DPDS算法，具有了更好的调度性能。任务调度是实时内核的关键，是整个嵌入式系统的心脏，为了满足具体应用需求，需要我们更进一步的探索和研究。
参考文献：
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[3]淮晓勇，邹勇，李开树. 一种开放混合实时系统的开放自适应调度算法[J]. 软件学报, 2004. 488
[4]翟鸿鸣.单处理器系统的实时调度算法研究[J ].微机发展,2003 .99 - 101
短作业优先调度算法
青岛理工大学 操作系统课程设计报告 院（系）：计算机工程学院 专业：计算机科学与技术专业 学生姓名: 班级：＿＿学号: 题目：短作业优先调度算法的进程调度程序＿ 起迄日期:＿＿＿＿＿＿＿＿ 设计地点: 指导教师: 2011—2012年度第 1 学期 完成日期: 2012 年 1 月日
一、课程设计目的 进行操作系统课程设计主要是在学习操作系统课程的基础上，在完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。同时，可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力、开发软件的能力；还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。 二、课程设计内容与要求 设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个，且进程之间也存在着同步与互斥的关系，要求采用指定的调度策略，使系统中的进程有条不紊地工作，通过观察诸进程的运行过程，以巩固和加深处理机调度的概念。 2、设计要求（多道、单处理机）： 1)每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2)可以在界面设定的互斥资源（包括两种：输入设备与输出设备）的数目 3)进程数、进入内存时间、要求服务时间可以在界面上进行设定 4)进程之间存在一定的同步与互斥关系，可以通过界面进行设定，其表示方法如下： 进程的服务时间由三段组成：I2C10O5（表示进程的服务时间由2个时间片的输入，10个时间片的计算，5个时间片的输出） 进程间的同步关系用一个段表示：W2，表示该进程先要等待P2进程执行结束后才可以运行 因此，进程间的同步与互斥关系、服务时间可以统一用四段表示为：I2C10O5W2 5)可以在运行中显示各进程的状态：就绪、阻塞、执行 6)采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相 应的阻塞队列 7)具有一定的数据容错性 三、系统分析与设计 1、系统分析 本系统主要是采用短作业优先算法进程的进程调度过程。短作业优先调度算法，是指对短作业或短进程优先调度的算法。他们可以分别用于作业调度和进程调度，短作业优先的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将他们调入内存运行。而短进程优先调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给他，，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再度重新调度。本程序采用了非抢占式短作业优先调度。而非抢占式这种方式，一旦把处理机分配给某进程后，便让该进程一直执行，直至该进程完成或发生某事件而被阻塞时，才再把处理机分配给其它进程，决不允许某进程抢占已经分配出去的处理机。这种调度方式的优点是实现简单，系统开销小，适用于大多数的批处理系统环境。但它难以满足紧急任务的要求——立即执行，因而可能造成难以预料的后果。因此，在要求比较严格的实时系统中，不宜采用这种调度方式本系统的主要是在满足要求多道单处理机的情况下进行短作业的优先调度。 本系统在测试时输入了五个进程，按实验要求如I2C10O5（表示进程的服务时间由2个时间片的输入，10个时间片的计算，5个时间片的输出，5个时间片的计算组成）的方式输入，各进程的信息如下：（0 0 1 1 1 ）（1 2 1 2 2 ）（2 4 1 1 1 ）
操作系统处理器调度算法C++程序
一、先来先服务算法 1．程序简介 先来先服务算法按照作业进入系统后备作业队列的先后次序挑选作业,先进入系统的作业将优先被挑选进入主存,创建用户进程,分配所需资源,然后,移入就绪队列.这是一种非剥夺式调度算法,易于实现,但效率不高.只顾及作业的等候时间,未考虑作业要求服务时间的长短,不利于短作业而优待长作业,不利于I/O繁忙型作业而有利于CPU繁忙型作业.有时为了等待场作业执行结束,短作业的周转时间和带全周转时间将变得很大,从而若干作业的平均周转时间和平均带权周转时间也变得很大。 2．分析 1．先定义一个数组代表各作业运行的时间，再定义一个数组代表各作业到达系统的时间，注意到达系统的时间以第一个作业为0基础（注意：若各程序都同时到达系统，则到达系统时间都为0）。 2．输入作业数。 3．然后运用循环结构累积作业周转时间和带权周转时间。 4．最后，作业周转时间和带权周转时间分别除以作业数即可得到平均作业周转时间和平均带权周转时间。 3．详细设计 源程序如下： #include
作业调度算法C++实现
学号： 姓名： 班级： 实验时间： 2011-10-10 实验编号 002 实验名称 作业调度算法 实验目的和 要求 通过对作业调度算法的模拟加深对作业概念和作业调度算法的理解 实验内容 （1） 模拟FCFS 算法实现作业调度 （2） 模拟短作业优先算法实现作业调度 模拟最高相应比优先算法实现作业调度 一、 实验题目 输入：作业流文件，其中存储的是一系列要执行的作业， 每个作业包括三个数据项： 作业号、作业进入系统的时间（用一小数表示，如10：10，表示成10.10）、估计执行时间（单位小时，以十进制表示） 参数用空格隔开，下面是示例： 1 8.00 0.5 2 8.15 0.3 3 8.30 0.25 4 8.35 0.20 5 8.45 0.15 6 9.00 0.10 7 9.20 0.05 其中调度时刻为最后一个作业到达系统的时间！ 输出：作业号 进入内存的时间，每行输出一个作业信息。 并输出每一种调度算法的平均周转时间和平均带权周转时间。 二、 算法设计思路 首先用一个switch 函数做界面选择进入哪一种算法。用一个内来定义作业 float s;//提交时间 float j;//执行时间 float k;//开始时间 float w;//完成时间 float z;//周转时间 float d;//带权周转时间 1， 先来先服务，首先计算第一个作业的完成时间，周转时间，带权周转时间。再用for 循 环来计算剩下每一个作业的完成时间，周转时间，带权周转时间。然后再算出平均周转时间和平均带权周转时间。 2， 短作业有优先，首先计算第一个作业的完成时间，周转时间，带权周转时间。再用来计 算其他作业的。其中在for 循环中嵌套while 函数，在每一次计算前判断处于等待状态 计算机操作系统 实验报告
操作系统实验报告(进程调度算法)
操作系统实验报告(进程调度算法)
实验1 进程调度算法 一、实验内容 按优先数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的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度的工作。 三、实验原理 设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。 (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 指针 要求运行时 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为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的首地址，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”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“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 K2
1P1 K 2 P2 K 3 P3 K 4 P4 K 5 P5 0 K4K5K3K1 2 3 1 2 4 1 5 3 4 2 R R R R R PC B1 PC B2 PC B3 PC B4 PC B5 (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，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。
作业调度算法(先来先服务算法,短作业算法)
《操作系统》实验报告 题目：作业调度算法 班级：网络工程 姓名：朱锦涛 学号：E31314037
一、实验目的 用代码实现页面调度算法，即先来先服务（FCFS）调度算法、短作业优先算法、高响应比优先调度算法。通过代码的具体实现，加深对算法的核心的理解。 二、实验原理 1.先来先服务（FCFS）调度算法 FCFS是最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，系统将按照作业到达的先后次序来进行调度，或者说它是优先考虑在系统中等待时间最长的作业，而不管该作业所需执行的时间的长短，从后备作业队列中选择几个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源和创建进程。然后把它放入就绪队列。 2.短作业优先算法 SJF算法是以作业的长短来计算优先级，作业越短，其优先级越高。作业的长短是以作业所要求的运行时间来衡量的。SJF算法可以分别用于作业和进程调度。在把短作业优先调度算法用于作业调度时，它将从外存的作业后备队列中选择若干个估计运行时间最短的作业，优先将它们调入内存。 3、高响应比优先调度算法
高响应比优先调度算法则是既考虑了作业的等待时间，又考虑了作业的运行时间的算法，因此既照顾了短作业，又不致使长作业等待的时间过长，从而改善了处理机调度的性能。 如果我们引入一个动态优先级，即优先级是可以改变的令它随等待的时间的延长而增加，这将使长作业的优先级在等待期间不断地增加，等到足够的时间后，必然有机会获得处理机。该优先级的变化规律可以描述为： 优先权 = （等待时间 + 要求服务时间）/要求服务时间 三、实验内容 源程序： #include
操作系统短作业优先调度算法
课程设计 采用短作业优先调度算法调度程序 学号： 姓名： 专业： 指导老师： 日期：
目录 一、实验题目 (3) 二、课程设计的目的 (3) 三、设计内容 (3) 四、设计要求 (3) 五、主要数据结构及其说明 (4) 六、程序运行结果 (5) 七、流程图 (7) 八、源程序文件 (9) 九、实验体会 (13) 十、参考文献 (13)
摘要 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统性能（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。 在多道程序系统中，一个作业被提交后必须经过处理机调度后，方能获得处理机执行。对于批量型作业而言，通常需要经历作业调度和进程调度两个过程后方能获得处理机。作业调度是对成批进入系统的用户作业，根据作业控制块的信息，按一定的策略选取若干个作业使它们可以去获得处理器运行的一项工作。而对每个用户来说总希望自己的作业的周转时间是最小的，短作业优先（SJF）便是其中一种调度方法。本次课程设计主要是模拟短作业优先(SJF)调度算法。
一、实验题目 采用短作业优先算法的的进程调度程序 二、课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三、设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 四、设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定 3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行进程数、进入内存时间、时间片长度、进程优先级的初始化 4. 可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行（由于不要求设置互斥资源与进程间同步关系，故只有两种状态） 5. 采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相应的阻塞队列
操作系统+磁盘调度算法
目录 目录 ........................................................ 错误!未定义书签。1．课程设计目的.............................................. 错误!未定义书签。 编写目的................................................. 错误!未定义书签。2．课程设计内容.............................................. 错误!未定义书签。 设计内容................................................. 错误!未定义书签。3．课程设计方案.............................................. 错误!未定义书签。 模块划分................................................. 错误!未定义书签。 模块调用关系图........................................... 错误!未定义书签。 子模块程序流程图......................................... 错误!未定义书签。4．测试数据和结果............................................ 错误!未定义书签。 测试数据................................................. 错误!未定义书签。 测试结果................................................. 错误!未定义书签。 测试抓图................................................. 错误!未定义书签。5．参考文献.................................................. 错误!未定义书签。6．总结...................................................... 错误!未定义书签。 设计体会................................................. 错误!未定义书签。 结束语................................................... 错误!未定义书签。7．程序使用说明书............................................ 错误!未定义书签。8．程序源代码................................................ 错误!未定义书签。
先来先服务和短作业优先调度算法
《操作系统》实验一实验报告 【实验题目】：先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法【实验目的】 通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 【实验内容】 问题描述： 设计程序模拟进程的先来先服务FCFS和短作业优先SJF调度过程。假设有n个进程分别在T1, …,T n时刻到达系统，它们需要的服务时间分别为S1, … ,S n。分别采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF 进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间，周转时间和带权周转时间，并且统计n个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 程序要求如下： 1）进程个数n；每个进程的到达时间T1, …,T n和服务时间S1, … ,S n；选择算法1-FCFS，2-SJF。 2）要求采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF分别调度进程运行，计算每个进程的周转时间，带权周转时间，并且计算所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间； 3）输出：要求模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态，如“时刻3：进程B开始运行”等等； 4）输出：要求输出计算出来的每个进程的周转时间，带权周转时间，
所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间。【实验过程】 #include
先来先服务和短作业优先调度算法
操作系统》实验一实验报告 【实验题目】：先来先服务FCFS 和短作业优先SJF进程调度算法【实验目的】 通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 【实验内容】 问题描述： 设计程序模拟进程的先来先服务FCFS 和短作业优先SJF 调度过程。假设有n个进程分别在T1, ?,T n时刻到达系统，它们需要的服务时间分别为S1, ?,S n。分别采用先来先服务FCFS和短作业优先SJF 进程调度算法进行调度，计算每个进程的完成时间，周转时间和带权周转时间，并且统计n 个进程的平均周转时间和平均带权周转时间。 程序要求如下： 1）进程个数n；每个进程的到达时间T1, ?,T n 和服务时间S1, ?,S n；选择算法1-FCFS，2-SJF。 2）要求采用先来先服务FCFS 和短作业优先SJF分别调度进程运行，计算每个进程的周转时间，带权周转时间，并且计算所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间； 3）输出：要求模拟整个调度过程，输出每个时刻的进程运行状态，如“时刻3：进程 B 开始运行”等等；
4）输出：要求输出计算出来的每个进程的周转时间，带权周转时间， 所有进程的平均周转时间，带权平均周转时间 【实验过程】 #include 题目先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 姓名： 学号： 专业： 学院： 指导教师：林若宁 二零一八年十一月 一、实验目的 模拟单处理器系统的进程调度，分别采用短作业优先和先来先服务的进程调度算法作为进程设计算法，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 二、实验内容 1. 短作业优先调度算法原理 短作业优先调度算法，是指对短作业或断进程优先调度的算法。它们可以分别可以用于作业调度和进程调度。短作业优先调度算法，是从后备队列中选择一个或若干个运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。短进程优先调度算法，是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。 2. 先来先服务调度算法原理 先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。 三、程序设计 1.概要设计 程序包括主函数、FCFS算法函数、SJF算法函数、输出函数；主函数流程：输入文件中的数据—显示各进程数据—选择算法—调用相应算法的函数—输出结果 2.算法流程 SJF算法流程图： 3.详细设计 （1）定义一个结构体 typedef struct PCB { char job_id[10]; //作业ID float Arr_time; //到达时刻 float Fun_time; //估计运行时间 float Wait_time; //等待时间 float Start_time; //开始时刻 float Fin_time; //完成时刻 float Tur_time; //周转时间 float WTur_time; //带权周转时间 int Order; //优先标记 }list; （2）先来先服务算法函数 void fcfs(list *p,int count) //先来先服务算法 { list temp; //临时结构体变量int i; int j; 保证调度算法 基本思想:向用户做出明确的性能保证,然后去实现它.如你工作时有n个用户的登录,则你将获得cpu处理能力的1/n 算法实现:跟踪计算各个进程已经使用的cpu时间和应该获得的cpu时间,调度将转向两者之比最低的进程 五,保证调度算法 思想:向用户做出明确的性能保证,然后去实现它. 算法:容易实现的一种保证是:当工作时己有n个用户登录在系统,则将获得CPU处理能力的1/n.类似的,如果在一个有n个进程运行的用户系统中,每个进程将获得CPU处理能力的1/n. 实现方法:OS应记录及计算,各个进程在一定时间段内,已经使用的CPU时间和应该得到的CPU时间,二者之比小者优先级高. 5. 保证调度 一种完全不同的调度算法是向用户作出明确的性能保证，然后去实现它。一种很实际并很容易实现的保证是：若用户工作时有n个用户登录，则用户将获得CPU处理能力的1/n。类似地，在一个有n个进程运行的单用户系统中，若所有的进程都等价，则每个进程将获得1/n的CPU时间。看上去足够公平了。 为了实现所做的保证，系统必须跟踪各个进程自创建以来已使用了多少CPU时间。然后它计算各个进程应获得的CPU时间，即自创建以来的时间除以n。由于各个进程实际获得的CPU时间是已知的，所以很容易计算出真正获得的CPU时间和应获得的CPU时间之比。比率为0.5说明一个进程只获得了应得时间的一半，而比率为2.0则说明它获得了应得时间的2倍。于是该算法随后转向比率最低的进程，直到该进程的比率超过它的最接近竞争者为止。 彩票调度算法 基本思想:为进程发放针对系统各种资源(如cpu时间)的彩票;当调度程序需要做出决策时,随机选择一张彩票,持有该彩票的进程将获得系统资源 合作进程之间的彩票交换 六,彩票调度算法 彩票调度算法: 为进程发放针对各种资源(如CPU时间)的彩票.调度程序随机选择一张彩票,持有该彩票的进程获得系统资源. 彩票调度算法的特点: 平等且体现优先级:进程都是平等的,有相同的运行机会.如果某些进程需要更多的机会,可被给予更多彩票,增加其中奖机会. 易计算CPU的占有几率:某进程占用CPU的几率,与所持有的彩票数成正比例.该算法可实现各进程占用CPU的几率. 响应迅速 各个进程可以合作,相互交换彩票. 容易实现按比例分配如图象传输率,10帧/s,15帧/s,25帧/s 短作业（进程）优先调度算法 1.短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或 短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F 调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 2.流程图 3.代码 #include<> #include<> #include<> struct sjf{ char name[10]; float arrivetime; float servicetime; float starttime; float finishtime; float zztime; float dqzztime; }; sjf a[100]; void input(sjf *p,int N) { int i; printf("intput the process's name & arrivetime & servicetime:\nfor exmple: a 0 100\n"); for(i=0;i<=N-1;i++) { printf("input the %dth process's information:\n",i+1); scanf("%s%f%f",&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetim e); . 题目先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 姓名： 学号： 专业： 学院： 指导教师：林若宁 二零一八年十一月 一、实验目的 模拟单处理器系统的进程调度，分别采用短作业优先和先来先服务的进程调度算法作为进程设计算法，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 二、实验内容 1. 短作业优先调度算法原理 短作业优先调度算法，是指对短作业或断进程优先调度的算法。它们可以分别可以用于作业调度和进程调度。短作业优先调度算法，是从后备队列中选择一个或若干个运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。短进程优先调度算法，是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。 2. 先来先服务调度算法原理 先来先服务(FCFS)调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。 三、程序设计 1.概要设计 程序包括主函数、FCFS算法函数、SJF算法函数、输出函数；主函数流程：输入文件中的数据—显示各进程数据—选择算法—调用相应算法的函数—输出结果 2.算法流程 SJF算法流程图： 3.详细设计 （1）定义一个结构体 typedef struct PCB { char job_id[10]; //作业ID float Arr_time; //到达时刻 float Fun_time; //估计运行时间 float Wait_time; //等待时间 float Start_time; //开始时刻 float Fin_time; //完成时刻 float Tur_time; //周转时间 float WTur_time; //带权周转时间 int Order; //优先标记 }list; （2）先来先服务算法函数 void fcfs(list *p,int count) //先来先服务算法{ list temp; //临时结构体变量int i; int j; 实验一进程调度 一、实验目的 编写并调试一个模拟的进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 二、实验内容 1.采用“短进程优先”调度算法对五个进程进行调度。每个进程有一个进 程控制块（ PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、到达 时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 2.每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish） 三种状态之一。每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、 以及各个进程的 PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都 完成为止。 三、实现思路 主函数-输入函数-短作业优先调度函数-输出函数。 这是一条最基础的思路。输入函数使用文本导入完成数据输入，输出函数输出调度结果，主函数完成各子函数连接，最主要的是短作业优先的调度函数。我想到的方法就是排序，不断选择需要运行时间最短的作业，接着进行数据输入计算输出等，遍历全部数据并完成调度。 四、主要的数据结构 struct Process_struct{ char name[MaxNum]; //进程名称 int arrivetime; //到达时间 int servertime; //开始运行时间 int finishtime; //运行结束时间 int runtime; //运行时间 int runflag; //调度标志 int order; //运行次序 double weightwholetime; //周转时间 double averagewt_FCFS,averagewt_SJF; //平均周转时间 double averagewwt_FCFS,averagewwt_SJF; //平均带权周转时间 }pro[MaxNum]; 五、算法流程图 六、运行与测试 用书上数据对程序进行测试，结果如下： 操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法习题答案 1. 有三个批处理作业，第一个作业 10:00 到达，需要执行 2 小时；第二个作业在 10:10 到达，需要执行 1 小时；第三个作业在 10:25 到达，需要执行 25 分钟。分别采用先来先服务，短作业优先和最高响应比优先三种调度算法，各自的平均周转时间是多少？ 解： 先来先服务： （结束时间=上一个作业的结束时间+执行时间周转时间=结束时间-到达时间=等待时间+执行时间） 按到达先后，执行顺序：1->2->3 作业到达 时间 结束 时间 等待 时间 执行 时间 周转 时间 平均周 转时间 1 10:00 12:00 0m 120m 120m 156．7m 2 10:10 13:00 110m 60m 170m 3 10:25 13:25 155m 25m 180m 短作业优先： 1)初始只有作业1，所以先执行作业1，结束时 间是12:00，此时有作业2和3； 2)作业3需要时间短，所以先执行； 3)最后执行作业2 作业到达 时间 结束 时间 等待 时间 执行 时间 周转 时间 平均周 转时间 1 10:00 12:00 0m 120m 120m 145m 3 10:25 12:25 95m 25m 120m 2 10:10 13:25 135m 60m 195m 最高响应比优先： 高响应比优先调度算法既考虑作业的执行时间也考虑作业的等待时间，综合了先来先服务和最短作业优先两种算法的特点。 1)10:00只有作业1到达，所以先执行作业1； 2)12:00时有作业2和3， 作业2：等待时间=12:00-10:10=110m;响应比=1+110/60=2.8； 作业3：等待时间=12:00-10:25=95m，响应比=1+95/25=4.8； 所以先执行作业3 3)执行作业2 作业到达 时间 结束 时间 等待 时间 执行 时间 周转 时间 平均周 转时间 1 10:00 12:00 0m 120m 120m 操作系统上机测试作业调度算法算法 一、实验目的和要求（供参考） 1.掌握作业调度功能和调度程序常用算法。 2.掌握利用C语言设计实现不同调度策略的作业调度算法。 3.验证不同作业调度算法对性能的影响。 二、实验环境（供参考） 1.知识准备：学过进程管理、作业管理、处理机调度等章节的内容。 2.开发环境与工具： 硬件平台——个人计算机。 软件平台——C语言开发环境。 三、实验内容 用“先来先服务（FCFS）”算法和“最短作业优先（SJF）”算法模拟作业调度。 要求：按作业的到达顺序输入各作业需要的运行时间，按算法调度输出平均周转时间。 例如(FCFS)，输入：8（到达时间0），5（到达时间2），7（到达时间3），1（到达时间6）J1 J2 J3 J4 0 8 13 20 21 输出：aver=(8+(13-2)+(20-3)+(21-6))/4=51/4 例如(SJF)，输入：8（到达时间0），5（到达时间2），7（到达时间3），1（到达时间6）J1 J4 J2 J3 0 8 9 14 21 输出：aver=(8+(9-6)+(14-2)+(21-3))/4=42/4 注：输入的格式任意，只要输出平均周转时间即可。 四、代码（带注释） 1、先来先服务 实验结果（截图呈现） 代码： #include 短作业优先调度算法 学院计算机科学与技术 专业 学号 学生姓名 指导教师姓名 2014-3-18目录 九参考文献……………………………………………………………………………………………………… 实验题目 采用短作业优先算法的进程调度程序 课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定 3. 可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行进程数、进入内存时间、时间片长度、进程优先级的初始化 4. 可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行（由于不要求设置互斥资源与进程间同步关系，故只有两种状态） 5. 具有一定的数据容错性 主要数据结构及其说明 算法的简要说明：短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。优点是SJ(P)F调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。缺点是该算法对长作业不利；完全未考虑作业的紧迫程度，因而不能保证紧迫性作业（进程）长期不被调度；由于作业（进程）的长短只是根据用户所提供的估计执行时间而定的，而用户又可能会有意或无意地缩短其作业的估计运行时间，致使该算法不一定能真正做到短作业游戏那调度。 该程序定义了一个进程数据块(struct spf)，该数据块有进程名(name)、到达时间(arrivetime)、服务时间(servicetime)、开始执行时间(starttime)、完成时间 (finishtime)、周转时间(zztime)、带权周转时间(dqzztime)。用到的公式有：完成时间=到达时间+服务时间；周转时间=完成时间-到达时间；带权周转时间=周转时间/服务时间；(第一次执行的进程的完成时间=该进程的到达时间；下一个进程的开始执行时间=上一个进程的完成时间)。运行进程的顺序需要对进程的到达时间和服务时间进行比较。如果某一进程是从0时刻到达的，那么首先执行该进程；之后就比较进程的服务时间，谁的服务时间短就先执行谁（如果服务时间相同则看它们的到达时间，到达时间短的先执行）；如果到达时间和服务时间相同，则按先来先服务算法执行。 实验二作业调度 一.实验题目 1、编写并调试一个单道处理系统的作业等待模拟程序。 作业调度算法：分别采用先来先服务（FCFS），最短作业优先（SJF）、响应比高者优先（HRN）的调度算法。 （1）先来先服务算法：按照作业提交给系统的先后顺序来挑选作业，先提交的先被挑选。 （2）最短作业优先算法：是以进入系统的作业所提出的“执行时间”为标准，总是优先选取执行时间最短的作业。 （3）响应比高者优先算法：是在每次调度前都要计算所有被选作业（在后备队列中）的响应比，然后选择响应比最高的作业执行。 2、编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。可以参考课本中的方法进行设计。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。 二.实验目的： 本实验要求用高级语言（C语言实验环境）编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序，了解作业调度在操作系统中的作用，以加深对作业调度算法的理解 三 .实验过程 <一>单道处理系统作业调度 1)单道处理程序作业调度实验的源程序: 执行程序: 2)实验分析： 1、由于在单道批处理系统中，作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所占用的 CPU 时限等因素。 2、每个作业由一个作业控制块JCB 表示，JCB 可以包含如下信息：作业名、提交时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。作业的状态可以是等待W(Wait)、运行R(Run)和完成F(Finish)三种状态之一。每个作业的最初状态总是等待W 。 3、对每种调度算法都要求打印每个作业开始运行时刻、完成时刻、周转时间、带权周转时间，以及这组作业的平均周转时间及带权平均周转时间。 3)流程图: 二.最短作业优先算法 三.高响应比算法 图一.先来先服务流程图 4)源程序: #include <> #include <> #include <> #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) #define NULL 0 int n; 代替 代替 O S短作业优先调度算 法C语言 采用短作业优先调度算法调度程序 学号： 姓名： 专业： 指导老师： 日期： 目录 一、实验题目 (3) 二、课程设计的目的 (3) 三、设计内容 (3) 四、设计要求 (3) 五、主要数据结构及其说明 (4) 六、程序运行结果 (5) 七、流程图 (7) 八、源程序文件 (9) 九、实验体会 (13) 十、参考文献 (14) 摘要 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统性能（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。 在多道程序系统中，一个作业被提交后必须经过处理机调度后，方能获得处理机执行。对于批量型作业而言，通常需要经历作业调度和进程调度两个过程后方能获得处理机。作业调度是对成批进入系统的用户作业，根据作业控制块的信息，按一定的策略选取若干个作业使它们可以去获得处理器运行的一项工作。而对每个用户来说总希望自己的作业的周转时间是最小的，短作业优先（SJF）便是其中一种调度方法。本次课程设计主要是模拟短作业优先(SJF)调度算法。 一、实验题目 采用短作业优先算法的的进程调度程序 二、课程设计的目的 ●操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既 动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 ●进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 ●培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 ●提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 ●提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三、设计内容 设计并实现一个采用短作业优先算的进程调度算法演示程序 四、设计要求 1. 每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。 2. 进程数、进入内存时间、要求服务时间、优先级等均可以在界面上设定操作系统实验-FCFS和短作业优先SJF调度算法模拟
几种操作系统调度算法
短作业优先算法
操作系统实验 FCFS和短作业优先SJF调度算法模拟
短作业优先调度
操作系统之调度算法和死锁中的银行家算法
操作系统作业调度算法
短作业优先调度算法 (1)
作业调度实验报告
OS短作业优先调度算法C语言知识分享