操作系统任务调度问题 作者: 匿名时间限制: 1S章节: 课程设计 问题描述 : 目的：设计并实现一个算法Schedule，完成简单的操作系统任务调度问题。 描述：操作系统任务分为系统 任务和用户任务两种。其中，系统任务的优先级 < 50，用户任务的优先级 >= 50且 <= 255。优先级大于255的为非法任务，应予以剔除。现有一任务序列task（顺序存储），任务数为n。每个task的元素值表示任务的优先级，数值越小，优先级越高。算法scheduler实现如下功能，将task中的任务按照系统任务、用户任务依次存放到队列 system_task和 user_task中（队列中元素的值是任务在顺序表task中对应的下标），并且优先级高的任务排在前面。优先级相同的任务按照在task中的相对顺序入队排列（即task序列中在先的任务排在前面）。 要求：顺序表使用vector或数组，队列使用本学期设计好的顺序队列ADT 参考函数原形： template<class ElemType> 用C++实现 void Schedule(vector<ElemType> &A, SqQueue<int> &system_task, SqQueue<int> &user_task);

操作系统中的时间片轮转调度算法是一种分时处理机制，每个进程被分配一定的时间片（Time Slice），当它的执行时间到达该时间片后，如果还未完成，就会让给其他等待的进程执行。实验内容要求模拟这个过程，对于已知的进程及其运行时间，按照时间片轮转的方式找出它们的调度顺序。 下面是用C语言实现的一个简单示例，这里我们使用队列来存储进程以及它们的状态（正在运行、就绪）。请注意，这只是一个简化的模型，并未包含所有错误检查和实际系统的细节： ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdbool.h> #include <time.h> typedef struct { char* name; int time; bool running; } Process; struct Queue { Process* items; int count; }; void enqueue(Process** queue, Process item) { if (queue->count == 0) { queue->items = malloc(sizeof(Process)); queue->items[0] = item; queue->count++; } else { Process* new_queue = realloc(queue->items, sizeof(Process) * (queue->count + 1)); new_queue[queue->count] = item; queue->items = new_queue; queue->count++; } } Process dequeue(Process** queue) { if (queue->count == 0) return (Process){NULL, 0, false}; Process removed_item = queue->items[0]; queue->items = realloc(queue->items, sizeof(Process) * (queue->count - 1)); queue->count--; return removed_item; } // 时间片轮转函数 void time_slice_schedule(int S, Process processes[], int num_processes) { Process current_process; Queue* ready_queue = (Queue*)malloc(sizeof(Queue)); ready_queue->items = NULL; ready_queue->count = 0; for (int i = 0; i < num_processes; ++i) { current_process = processes[i]; current_process.running = true; enqueue(&ready_queue, current_process); } while (!ready_queue->count == 0) { printf("%s ", ready_queue->items->name); // 打印当前运行的进程 if (ready_queue->items->running && ready_queue->items->time <= S) { // 如果时间片结束，移除并就绪 current_process.time -= S; ready_queue->items->running = false; printf("ended, %d remaining\n", current_process.time); } else { // 还剩下时间，继续执行 break; } current_process = dequeue(&ready_queue); current_process.running = true; enqueue(&ready_queue, current_process); } } int main() { Process processes[] = { {"P1", 21, true}, {"P2", 6, true}, {"P3", 3, true} }; int num_processes = sizeof(processes) / sizeof(processes[0]); int time_slice = 4; time_slice_schedule(time_slice, processes, num_processes); free(ready_queue->items); free(ready_queue); return 0; }

编写一个模拟5个进程的时间片调度系统的程序，可以按照以下步骤进行： 1. 定义进程控制块（Process Control Block, PCB）结构体：首先，我们需要创建一个数据结构来表示每个进程，这个结构通常包括进程ID（PID）、优先级、当前状态（如运行、就绪、阻塞等）、CPU时间占用量、剩余时间片以及队列指针等。 ```c typedef struct { int pid; int priority; enum {RUNNING, READY, BLOCKED} state; float cpu_time_used; int time_slice; struct PCB *next_in_queue; } PCB; ``` 2. 初始化进程列表：为每个进程创建一个PCB实例，并加入到对应的状态队列中（比如就绪队列或运行队列）。 3. 时间片轮转调度算法：在循环中，每次取出就绪队列的头部进程，如果该进程未达到其分配的时间片，让它运行；当时间片用完，将进程状态改为就绪并移出当前队列（CPU队列），然后移到下一个时间片的就绪队列。 4. 实现关键函数： - `schedule()`：用于调度下一轮运行，可能涉及进程切换操作。 - `switch_process()`：根据时间片结束与否，切换进程。 - `run_process(PCB *proc)`：让进程在CPU上运行，更新CPU时间和状态。 5. 输出模拟过程：每隔一定时间步（如时间片大小），打印当前正在运行的进程信息，以及进程队列的状态。 ```c void print_state() { PCB *current = get_current_running_process(); printf("Current Process: %d, State: %s, CPU Time Used: %.2f\n", current->pid, current->state, current->cpu_time_used); } // 主循环 while (!queue_empty()) { schedule(); print_state(); } ```