前言
道程序设计中，经常是若干个进程同时处于就绪状态，为了使系统中的各进程有条不紊地运行，必须选择某种调度策略，以选择一个进程占用处理机。本次实验设计一个模拟单处理机调度的算法，以加深对处理机调度算法的理解。
要求
- 按照时间片轮转算法设计模拟调度程序。
- 输出进程的调度过程。
思路分析
由于本实验是按照处理机调度算法模拟实现处理机的调度，与真正的处理机调度过程并不完全相同，比如没有实现中断（时间片设为1），进程的运行也不是真正的运行，而是在屏幕上打印其运行时间等。所以要以文件的形式给出进程的信息，文件信息可参考如下：
进程ID 到达时间 估计运行时间 优先级0 0 3 21 2 6 42 4 4 03 6 5 34 8 2 1 以下是实验的大致思路：
- 建立三个队列：PCB队列，就绪队列，完成队列。
PCB队列：保存将进入系统的进程。（由于没有实现中断，所以将进入系统运行的进程必须在程序运行前给出）。
就绪队列：到达进程进入系统的时间，将该进程放入就绪队列，等待调度。
完成队列：将“运行”完的进程放入完成队列。
- 进程运行过程是在屏幕上打印相关信息。
使用轮转算法调度的进程应打印的信息包括：进程占用处理机序列，该进程每次占用处理机的开始时间与结束时间。
- 统计出进程的周转时间T和带权周转时间W。
流程图
实现代码
- ProcessControlBlock.cs
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;namespace OperatingSystemExperiment.Exp1 { enum ProcessStatus { Ready, Run, Finish } /// <summary> /// 进程控制块 PCB /// </summary> class ProcessControlBlock { /// <summary> /// 进程号 /// </summary> public int ID; /// <summary> /// 进程状态 /// </summary> public ProcessStatus Status; /// <summary> /// 进程到达时间 /// </summary> public int ArriveTime; /// <summary> /// 估计运行时间 /// </summary> public int Time; /// <summary> /// 已运行时间 /// </summary> public int RunTime = 0; /// <summary> /// 等待时间 /// </summary> public int WaitTime; /// <summary> /// 优先级 /// </summary> public int Priority; /// <summary> /// 链接指针 /// </summary> public ProcessControlBlock Next; /// <summary> /// 开始时间 /// </summary> public int StartTime; /// <summary> /// 结束时间 /// </summary> public int FinishTime; public void Run() { this.Status = ProcessStatus.Run; if (RunTime >= Time) { this.Status = ProcessStatus.Finish; return; } this.RunTime++; } public void Wait() { this.WaitTime++; } public override string ToString() => String.Format("{0} {1} {2}", ID, StartTime, FinishTime); }}- CentralProcessUnit.cs
using System;using System.Collections.Generic;using System.Linq;using System.Text;using System.Threading.Tasks;using System.IO;namespace OperatingSystemExperiment.Exp1 { class CentralProcessUnit { private List<ProcessControlBlock> PCBList = new List<ProcessControlBlock>(); private Queue<ProcessControlBlock> FinishQueue = new Queue<ProcessControlBlock>(); private Queue<ProcessControlBlock> ReadyQueue = new Queue<ProcessControlBlock>(); public CentralProcessUnit() { LoadPcbList(); } /// <summary> /// 生成进程列表 /// </summary> /// <param name="count">进程数量</param> public static void GenerateProcessList(int count) { var processListFile = Path.Combine(Environment.CurrentDirectory, "process_list.txt"); var writer = new StreamWriter(processListFile); var rnd = new Random(DateTime.Now.Millisecond); for (var i = 0; i < count; i++) { var runTime = rnd.Next(1, 10); writer.WriteLine("{0} {1} {2} {3}", i, Math.Pow(2, i), runTime, rnd.Next(0, 4)); } writer.Close(); } /// <summary> /// 加载PCB列表 /// </summary> private void LoadPcbList() { var processListFile = Path.Combine(Environment.CurrentDirectory, "process_list.txt"); var reader = new StreamReader(processListFile); while (!reader.EndOfStream) { var line = reader.ReadLine(); var procInfo = line.Split(' '); PCBList.Add(new ProcessControlBlock { ID = int.Parse(procInfo[0]), ArriveTime = int.Parse(procInfo[1]), Time = int.Parse(procInfo[2]), Priority = int.Parse(procInfo[3]) }); } } /// <summary> /// CPU运行 /// </summary> public void Run() { var times = 0; while (true) { // 如果所有进程运行完，则退出循环 if (FinishQueue.Count == PCBList.Count) { break; } // 遍历所有进程列表 foreach (var p in PCBList) { // 根据进程到达时间判定是否有新进程加入，然后将进程状态设置为就绪 if (p.ArriveTime == times++) { Console.WriteLine("时间：{0},进程 {1} 到达", times, p.ID); p.Status = ProcessStatus.Ready; } // 讲就绪状态进程加入就绪列表 if (p.Status == ProcessStatus.Ready) {// Console.WriteLine("时间：{0}，进程 {1} 加入就绪列表", times, p.ID); ReadyQueue.Enqueue(p); } // 如果就绪队列为空则进入下一次循环 if (ReadyQueue.Count == 0) {// Console.WriteLine("时间：{0}，没有就绪进程，进入下一个循环", times); continue; } // 从就绪队列中取出一个进程运行 var currentProcess = ReadyQueue.Dequeue(); Console.WriteLine("时间：{0}，运行进程 {1}", times, p.ID); currentProcess.Run(); // 将运行完毕进程加入完成列表 if (currentProcess.Status == ProcessStatus.Finish) { Console.WriteLine("时间：{0}，进程 {1} 运行完毕，总运行时间：{2}", times, p.ID, p.RunTime); FinishQueue.Enqueue(currentProcess); } else currentProcess.Status = ProcessStatus.Ready; } } } }}- Main.cs
namespace OperatingSystemExperiment.Exp1{ public class Main { public static void Run() { CentralProcessUnit.GenerateProcessList(5); new CentralProcessUnit().Run(); } }}运行结果
- 生成的
process_list.txt内容：
0 1 8 31 2 3 12 4 8 03 8 6 34 16 4 1- 控制台输出
时间：1，运行进程 0
时间：2，运行进程 1
时间：3，运行进程 2
时间：4，运行进程 3
时间：5，运行进程 4
时间：6，运行进程 0
时间：7，运行进程 1
时间：8，运行进程 2
时间：9,进程 3 到达
时间：9，运行进程 3
时间：10，运行进程 4
时间：11，运行进程 0
时间：12，运行进程 1
时间：13，运行进程 2
时间：14，运行进程 3
时间：15，运行进程 4
时间：16，运行进程 0
时间：17，运行进程 1
时间：17，进程 1 运行完毕，总运行时间：3
时间：18，运行进程 2
时间：19，运行进程 3
时间：20，运行进程 4
时间：21，运行进程 0
时间：23，运行进程 2
时间：24，运行进程 3
时间：25，运行进程 4
时间：25，进程 4 运行完毕，总运行时间：4
时间：26，运行进程 0
时间：28，运行进程 2
时间：29，运行进程 3
时间：31，运行进程 0
时间：33，运行进程 2
时间：34，运行进程 3
时间：34，进程 3 运行完毕，总运行时间：6
时间：36，运行进程 0
时间：38，运行进程 2
时间：41，运行进程 0
时间：41，进程 0 运行完毕，总运行时间：8
时间：43，运行进程 2
时间：43，进程 2 运行完毕，总运行时间：8
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