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1、精选优质文档-倾情为你奉上操作系统课程设计-进程调度子系统模拟实现一、 设计内容及意义1. 课程设计内容使用java语言或C+语言编程实现模拟操作系统进程调度子系统的基本功能；实现先来先服务、时间片轮转、多级反馈轮转法对进程进行的调度过程；掌握各个调度算法的特点。2. 该课程设计意义 理解进程调度的概念 深入了解进程控制块的功能、进程的创建、删除以及进程各个状态间的转换过程 从实用的角度对数据结构课程内容进行更深入理解和更熟练的应用 进一步练习对Java及C+语言的熟练使用二、 设计方案1. 硬件环境PC一台2. 开发语言及工具 操作系统：MS windows XP C+版：Visual St
2、udio 2008 + MFC Java版：Eclipse 3.4 + Java Swing3. 设计思路 系统设备表用于存取调度过程中进程可申请的资源 进程控制块主要负责具体进程信息的保存 等待队列、就绪队列、完成队列用于保存执行过程的状态信息 进程调度进程（类、线程）在就绪队列与等待队列之间进行调度 主界面显示调度过程的三个队列的状态信息 用户创建进程放入就绪队列等待调度三、 功能模块设计1. 进程状态转换2. PCB信息 主要负责保存各进程基本信息 提供外部状态设置和读取接口3. 系统设备类 系统设备的基本信息 设备状态设置、读取接口4. 调度类 向就绪队列添加新创建进程 从就绪队列取相
3、应进程执行 将执行阻塞进程放入等待队列 检测系统设备表，分配、释放设备、唤醒等待进程 执行完成程序放入完成队列（仅为保存状态，非系统部分） 提供获取执行状态的外部接口，即各个队列数据的获取5. 视图类 提供用户操作接口（调度策略选择、进程创建） 显示各队列状态信息 创建进程调度类线程，调用调度类的接口四、 程序总控流程图1. 用户接口、调度算法、进程状态转换关系示意2. 调度算法基本工作流程示意五、 数据结构设计1. PCB（进程基本信息） 类结构 说明1. pid进程ID2. pName进程名3. userName进程用户4. priority进程优先级5. subtime进程提交时间6.
4、totalTime进程需要执行的总时间7. runtime进程已经运行时间8. dcReqlst当前进程所需要的设备请求表2. Dispatcher（进程调度进程） 类结构 说明1. sysTime系统时间2. isContention当前调度是否为抢占方式3. prelst就绪队列4. waitlst等待队列5. finishlst完成队列6. executing正在执行的进程7. sysDclst系统设备表3. Device（系统设备） 类结构 说明1. dcid设备标识2. dcType设备类型3. dcTime该设备一次I/O服务需要时间4. dcPid使用该设备的进程5. dcDis
5、c设备描述6. dcLefTime设备剩余服务时间六、 程序代码结构1. 类层次关系2. 详细说明 Dispatcher定义进程调度进程的基本信息和接口 FIFODispatcher、PLevelDispatcher、RRDispatcher、MRDispatcher分别实现相应的调度算法 Device为系统设备 DeviceReq为进程设备请求，包括请求设备ID和时间七、 代码实现分析1. 算法分析（各算法过程见下流程图） 设备的分配释放 先来先服务 优先级调度 时间片轮转 多级反馈轮转2. 具体实现（代码部分有详细注释） 进程的插入Overridepublic void addPrePro
6、c(Process proc) /按优先级加到就绪队列this.prelst.add(proc); int loc;for(loc=prelst.size()-2; loc=0; loc-)/比proc大的元素后移一个位置Process temp = prelst.get(loc);if(proc.Prioritytemp.Priority)prelst.set( loc+1, temp);else/将proc放入空闲位置prelst.set( loc+1, proc);break;if(loc0)prelst.set(0, proc); 取出进程Overridepublic Process
7、delPreProc() /取优先级最高者，即为第一个if(prelst.size()0)/处理机运行time时间if(this.executing=null)/没有进程占用处理机则空转this.executing = this.delPreProc();else/执行当前进程Process proc = this.executing; /下一次执行需要的设备DcRequest req = proc.getNextReq();if(req!=null & req.getReqtime()0)/处理机运行time时间if(this.executing=null)/没有进程占用处理机则空转this
8、.executing = this.delPreProc();else/执行当前进程Process proc = this.executing;/下一次执行需要的设备DcRequest req = proc.getNextReq();if(req!=null & req.getReqtime()preproc.Priority) /按优先级抢占this.addPreProc(this.executing);this.executing = this.delPreProc();super.processWaitlst(proctimeslice);+Dispatcher.runTime;-tim
9、e; 时间片轮转Overridepublic void run(int time) int proctimeslice = 1;/假设处理器时钟周期while(time0)/处理机运行time时间if(this.executing=null)/没有进程占用处理机则空转this.executing = this.delPreProc();else/执行当前进程Process proc = this.executing; /下一次执行需要的设备DcRequest req = proc.getNextReq();if(req!=null & req.getReqtime()=proc.runtime
10、)/进程需要请求设备，而且执行到请求时间/放入等待队列,取下一进程this.addWaitProc(proc);this.executing = this.delPreProc();else/无资源请求proc.run(proctimeslice);if(proc.isFinished()/当前进程是已完成进程，放入完成队列,取下一进程proc.setFinishTime(/设置当前执行结束时间Dispatcher.getBeginTime()+ Dispatcher.getRunTime();this.addFinishProc(proc);this.executing = this.del
11、PreProc();else/如果当前时间片没有执行完，则从就绪队列头移到队列尾部this.addPreProc(this.executing);/当前执行进程放入就绪队列this.executing = this.delPreProc();/从就绪队列取下一个进程占用cpusuper.processWaitlst(proctimeslice);+Dispatcher.runTime;-time; 多级反馈轮转抢占方式Overridepublic void run(int time, boolean isContention) int proctimeslice = 1;/假设处理器时钟周期w
12、hile(true) -time;if(this.executing=null)/没有进程占用处理机则空转this.executing = this.delPreProc();if(this.executing!=null) /每调度一次重新计算时间片time = this.executing.getPriority()*3+1;break;else/执行当前进程Process proc = this.executing; /下一次执行需要的设备DcRequest req = proc.getNextReq();if(req!=null & req.getReqtime()=proc.runt
13、ime)/进程需要请求设备，而且执行到请求时间/TODO 放入等待队列,取下一进程this.addWaitProc(proc);this.executing = this.delPreProc();break;/时间片未完，设备请求，重新调度else/无资源请求proc.run(proctimeslice);if(proc.isFinished()/当前进程是已完成进程，放入完成队列,取下一进程proc.setFinishTime(/设置当前执行结束时间Dispatcher.getBeginTime()+ Dispatcher.getRunTime();this.addFinishProc(p
14、roc);this.executing = this.delPreProc();break;/时间片没用完，程序执行完，下一次调度elseif(time(preproc.Priority+1)/取出时优先级已经降一级this.executing.setPriority(/恢复优先级，放入当前进程被取出队列尾部this.executing.Priority+1); this.addPreProc(this.executing);this.executing = this.delPreProc();break;/抢占，下一次调度super.processWaitlst(proctimeslice)
15、;+Dispatcher.runTime;八、 测试结果1. 先来先服务 申请资源及阻塞 中间状态 执行结果2. 优先级 按优先顺序放入就绪队列 优先级抢占及执行结果3. 时间片轮转 测试数据 中间过程 测试结果4. 多级反馈轮转 测试数据 抢占测试 执行状态 执行结果九、 设计过程难点1. 遇到的问题1) 调度时机决策2) 迭代器的破坏3) 多级反馈队列兼容4) 设备分配、释放5) 外部统一接口，类型兼容、上转型对象6) 进程的抢占2. 解决方法1) 设置进程相应状态（空转、结束、阻塞、时间片用完、抢断）2) 修改循环嵌套层次，或标记迭代位置、跳出该层循环重构迭代器3) 采用单一就绪队列，各
16、进程转入就绪队列进行插入排序，插入相应位置4) 扫描设备请求表，判断系统设备表中申请的设备是否空闲；扫描系统设备表，判断设备是否运转完毕，修改设备状态及进程状态5) 为提供外部统一调用接口，采用类的继承及上转型对象，用同一调用实现不同算法；为实现类型兼容，采用抽象类及虚函数6) 没执行一次，判断就绪队列首端元素是否有更高优先级，就绪队列插入元素直接进行插入排序，平均复杂度为O(n),实际上只需要常数级的比较和移动十、 总结1. 系统实现情况 该系统实现了C+及Java两个版本 Java版本实现了上述各调度算法，设备的自动分配及释放，有良好的用户操作接口、有很好的容错提示能力 C+版本实现了上述
17、调度算法、提供用户选择设备接口、MFC实现良好的操作界面 采用纯面向对象的思想，有良好的封装性，接口统一 用到了抽象类及虚函数、类型兼容、函数重载及运算符重载 采用了泛化的变成思想，解决了迭代器的完整性问题 逻辑与控制显示分离，算法与界面分离并使用不同的现成执行2. 系统特点 根据要求实现了各类调度算法，并实现了抢占和非抢占工作方式 用户可在创建进程时发出多个设备请求 程序自动检测设备请求，阻塞进程并在适当时机唤醒 在插入队列是对进程排序预处理、减少执行过程中的比较次数3. 收获 掌握了进程调度的完整过程 进一步复习了C+语言，加强了面向对象的思想，掌握了如何实现逻辑、控制、显示的分离 复习了多线程的编程思想 掌握了抽象类及虚函数的应用，学习了上转型对象的应用 进一步学习泛化编程思想，掌握了如何保证迭代器的完整性 进一步实践如何在面向对象工程中分工合作，采用逻辑分离的思想使得各个模块并行实现以及各模块的单元测试十一、 参考文献1. 著作：1 张尧学,史美林.计算机操作系统教程第2版.清华大学出版社2000年2. 著作：2 张尧学.计算机操作系统教程第2版 习题与实验指导. 清华大学出版专心-专注-专业