作业进程调度算法设计与实现操作系统实验报告

### 作业进程调度算法设计与实现操作系统实验报告 #### 实验背景及目的 在现代操作系统的设计与实现过程中，作业和进程调度是核心功能之一。合理的调度策略能够显著提升系统的性能和资源利用率。本次实验旨在通过设计和实现一个简单的作业/进程调度程序，加深对操作系统调度机制的理解，并在此过程中提升编程技巧。 #### 实验要求与目标 实验要求学生使用C语言开发一个基于优先级的进程调度程序。该程序需支持三个进程，每个进程的优先级会根据运行时间和等待时间的变化而动态调整：运行时间越长，优先级越低；等待时间越长，优先级越高。 #### 实验方法与内容 ##### 一、算法设计思路 1. **进程控制块设计**：为了管理每个进程的状态，定义了一个名为`PRO`的结构体，其中包含如下字段： - `id`：进程标识符，例如'a'、'b'、'c'。 - `pri`：初始优先级。 - `p`：等待进程优先级增加量。 - `s`：运行进程优先级减少量。 - `status`：进程状态（0：等待；1：运行）。 2. **接管时钟中断**：通过C语言中的`getvect`和`setvect`函数获取并设置时钟中断(INT1Ch)的处理程序。这些函数用于保存当前的中断向量并在需要时更改它。 3. **时钟中断处理程序**：编写一个新的时钟中断处理程序`time()`，在每次中断发生时更新进程的优先级。对于正在运行的进程，其优先级降低`s`单位；对于处于等待状态的进程，则增加`p`单位。 4. **进程选择函数**：开发一个`select()`函数，用于从三个进程中选择优先级最高的进程，并将其状态设置为运行，其余进程设为等待。 5. **素数检测函数**：编写`prime()`函数，用于检查一个整数是否为素数，并作为进程执行的一部分。 6. **主程序框架**：构建主程序逻辑，利用循环模拟进程的运行过程，并通过调用上述函数实现调度。 ##### 二、题目理解说明 根据实验要求，学生需要完成以下几个关键任务： 1. 完善时钟中断处理函数`time()`。 2. 编写进程选择函数`select()`。 3. 开发素数检测函数`prime()`。 4. 在主程序中实现`switch`语句逻辑。 ##### 三、算法的功能框架流程图 （此处省略流程图描述） ##### 四、使用的数据结构 - 进程实体结构：模拟进程控制块(PCB)的结构体`PRO`。 ##### 五、主要常量变量 - `INTR`：时钟中断号1Ch的常量。 - `xx`：记录中断次数的全局变量。 - `oldhandler`：指向原始中断处理程序的指针。 - `a[3]`：用于存储素数操作结果的数组。 ##### 六、主要模块 1. **中断处理函数**：`void interrupt time()`，负责处理时钟中断，动态调整进程的优先级。 2. **进程选择函数**：`char select()`，根据优先级选择最高优先级的进程并设置其状态为运行。 3. **素数检测函数**：`int prime(int n)`，判断给定整数是否为素数。 4. **主函数**：`void main()`，初始化变量，设置中断处理程序，并通过循环模拟进程运行。 通过以上设计与实现，实验不仅帮助学生深入理解了作业/进程调度算法的基本原理，还提升了其实现复杂系统的能力。此外，通过实际编写代码，学生还能进一步熟悉C语言的高级特性，如中断处理、函数指针等，这对于学习操作系统及其他计算机科学领域的知识具有重要意义。