设计一个按照时间片轮转法实现处理机调度的程序
要求：书写课程设计报告，报告中应该包含如下内容：
（1）课程设计题目及内容
题目一：设计一个按照时间片轮转法实现处理机调度的程序
时间片轮转法实现处理机调度的程序设计提示如下：
（1）假设系统有n个进程，每个进程用一个进程控制块（PCB）来代表。进程控制块的格式如下表所示，且参数意义也相同。
（2）按照进程到达的先后顺序排成一个循环队列，设一个队首指针指向第一个到达进程的首址。另外再设一个当前运行进程指针，指向当前正运行的进程。
（3）执行处理机调度时，首先选择队首的第一个进程运行。
（4）由于本题目是模拟实验，所以对被选中的进程并不实际启动运行，而只是执行如下操作：1）估计运行时间减1；
2）输出当前运行进程的名字。
用这两个操作来模拟进程的一次运行。
（5）进程运行一次后，以后的调度则将当前指针依次下移一个位置，指向下一个进程，即调整当前运行指针指向该进程的链接指针所指进程，以指示应运行进程，同时还应判断该进程的剩余运行时间是否为0，若不为0，则等待下一轮的运行，若该进程的剩余运行时间为0，则将该进程的状态置为完成状态“C”，并退出循环队列。
（6）若就绪队列不为空，则重复上述的步骤（4）和（5）直到所有进程都运行完为止。
（7）在所设计的调度程序中，应包含显示或打印语句，以便显示或打印每次选中进程的名称及运行一次后队列的变化情况。
（2）程序中使用的数据结构及主要符号说明
int PCBNum; //总进程数
#define Maxsize 50 //最大进程数
int t_time = 0; //系统时间
typedef struct PNode
{char name[10]; //定义进程名，并分配空间int Arr_Time; //定义到达时间int ready_Time; //定义运行时间char state; //定义进程状态R(就绪)/F(运行)/C(完成)
}PNode;
typedef struct
{PNode *data; PNode* ready;int datafront, datarear; //数据存储队列队首队尾int readyfront, readyrear; //就绪队列队首队尾
}SqPCB;
（3）程序流程图和带有注释的源程序
程序流程图：
源程序：
#include<iostream>
#include<time.h>
#include<string>
#include<string.h>
using namespace std;
int PCBNum; //总进程数
#define Maxsize 50 //最大进程数
int t_time = 0; //系统时间
typedef struct PNode
{char name[10]; //定义进程名，并分配空间int Arr_Time; //定义到达时间int ready_Time; //定义运行时间char state; //定义进程状态R(就绪)/F(运行)/C(完成)
}PNode;
typedef struct
{PNode *data; PNode* ready;int datafront, datarear; //数据存储队列队首队尾int readyfront, readyrear; //就绪队列队首队尾
}SqPCB;
void lnitPCB(SqPCB& H)//初始化就绪队列
{cout << "请输入总进程个数:";cin >> PCBNum; ///进程总个数cout << endl;int Num = PCBNum;H.datafront = 0; //初始化数据存储队列队首H.datarear = 0; //初始化数据存储队列队尾H.readyfront = 0; //初始化就绪队列队首H.readyrear = 0; //初始化就绪队列队尾H.data = (PNode*)malloc(Maxsize * sizeof(PNode));H.ready = (PNode*)malloc(Maxsize * sizeof(PNode));char ch[10] = { 'A' };PNode p;srand((unsigned)time(NULL));cout << "总进程个数为" << PCBNum << "个，请输入各个进程的名字(由于是模拟程序，到达时间和运行时间由随机数生成)" << endl;while (Num--){strcpy_s(p.name, ch);ch[0] = ch[0] + 1;p.Arr_Time = rand() % 8 + 1;p.ready_Time = rand() % 10 + 1;p.state = 'R';H.data[H.datarear] = p;H.datarear = (H.datarear + 1) % Maxsize;}cout << endl;
}
void show(SqPCB& H)
{cout << "进程信息" << endl;int i = H.datafront;while(i!=H.datarear){cout << "进程名:" << H.data[i].name<< "\t到达时间:" << H.data[i].Arr_Time<< "\t运行时间:" << H.data[i].ready_Time<< "\t进程状态:" << H.data[i].state << endl;i = (i + 1) % Maxsize;}cout << endl;
}
void showready(SqPCB& H)//打印就绪队列
{cout << "就绪队列内进程信息(按处理机调度顺序)" << endl;int i = H.readyfront;if (H.readyfront == H.readyrear){cout << "就绪队列为空！！！";}while (i != H.readyrear){cout << "进程名:" << H.ready[i].name<< "\t到达时间:" << H.ready[i].Arr_Time<< "\t运行时间:" << H.ready[i].ready_Time<< "\t进程状态:" << H.ready[i].state << endl;i = (i + 1) % Maxsize;}cout << endl;
}
void sort(SqPCB& H)
{for (int i = 0; i < PCBNum; i++){for (int j = 0; j < PCBNum - 1 - i; j++){if (H.data[j].Arr_Time > H.data[j + 1].Arr_Time){PNode temp;strcpy(temp.name, H.data[j].name);temp.Arr_Time = H.data[j].Arr_Time;temp.ready_Time = H.data[j].ready_Time;strcpy(H.data[j].name, H.data[j + 1].name);H.data[j].Arr_Time = H.data[j+1].Arr_Time;H.data[j].ready_Time = H.data[j+1].ready_Time;strcpy(H.data[j+1].name, temp.name);H.data[j + 1].Arr_Time = temp.Arr_Time;H.data[j+1].ready_Time = temp.ready_Time;}}}cout << "***********************************************************************" << endl;cout << "排序之后的进程运行顺序：" << endl;show(H);
}
void SJP_Simulator(SqPCB& H)
{int* flag = new int[PCBNum];int x = 0;int o = H.datarear - H.datafront;while (x!=PCBNum)//如果进程都执行完毕则结束循环{while (o)//判断是否有新的进程同时到达{if (t_time >= H.data[H.datafront].Arr_Time && H.datafront != H.datarear)//判断是否有新的进程到达{flag[H.datafront] = 1;PNode temp;strcpy(temp.name, H.data[H.datafront].name); //就绪队列入队temp.Arr_Time = H.data[H.datafront].Arr_Time; //用temp结点存储数据temp.ready_Time = H.data[H.datafront].ready_Time;temp.state = H.data[H.datafront].state;H.ready[H.readyrear] = temp; //进程进入就绪队列队尾H.readyrear = (H.readyrear + 1) % Maxsize; //队尾后移H.datafront++; //数据存储队列队首后移}o--;}o = H.datarear - H.datafront;if (H.readyfront != H.readyrear)//就绪队列不为空{if (H.ready[H.readyfront].ready_Time != 1){cout << "--------------------------------系统时间为：" << t_time << "---------------------------------------" << endl;cout << "当前运行的进程为:" << H.ready[H.readyfront].name << endl;cout << "该进程时间片用完后运行时间由" << H.ready[H.readyfront].ready_Time << "变为" << H.ready[H.readyfront].ready_Time - 1 << endl;H.ready[H.readyfront].ready_Time--;//运行时间-1H.ready[H.readyfront].state = 'F';//更改进程状态为运行状态"F"showready(H);H.ready[H.readyfront].state = 'R';//运行完之后更改进程状态为就绪状态"R"H.ready[H.readyrear] = H.ready[H.readyfront]; //将运行完之后的进程插入就绪队列队尾H.readyrear = (H.readyrear + 1) % Maxsize; //就绪队列队尾后移H.readyfront = (H.readyfront + 1) % Maxsize; //就绪队列队首后移}else if (H.ready[H.readyfront].ready_Time == 1){cout << "--------------------------------系统时间为：" << t_time << "---------------------------------------" << endl;cout << "当前运行的进程为:" << H.ready[H.readyfront].name << endl;cout << "该进程时间片用完后运行时间由" << H.ready[H.readyfront].ready_Time << "变为" << H.ready[H.readyfront].ready_Time - 1 << endl;cout << "进程" << H.ready[H.readyfront].name << "执行完毕！！" << endl;x++;H.ready[H.readyfront].state = 'C';//进程状态置为完成状态"C"H.ready[H.readyfront].ready_Time--;//运行时间-1showready(H);H.readyfront = (H.readyfront + 1) % Maxsize; //令该进程出队 }}else{cout << "--------------------------------系统时间为：" << t_time << "---------------------------------------" << endl;showready(H);}t_time++;//系统时间+1}cout << "--------------------------------全部进程运行完毕！！--------------------------------" << endl;
}
int main()
{SqPCB A;lnitPCB(A); //数据初始化show(A); //打印sort(A); //排序SJP_Simulator(A); //时间片轮转法
}
（4）执行程序，并打印程序运行时的初值和运算结果
运行程序，输入总进程个数，程序自动模拟生成进程信息
结果进程全部运行成功
（5）实验结果分析，实验收获和体会
进程信息系统模拟生成后会按照到达时间进行排序
当系统时间为0时，没有进程到达，此时就绪队列为空
当系统时间为1时，进程B到达，将进程C调入处理器运行，进程状态更改为‘F’（运行中），运行时间减1，运行完进程状态更改为‘R’（就绪）后调入就绪队列队尾，
当系统时间为3时，进程G到达，将进程G调入就绪队列队尾，此时队首为进程B，所以进程B调入处理器运行，进程状态更改为‘F’，运行时间减1，运行完后进程状态更改为‘R’（就绪）调入就绪队列队尾
当系统时间为4时，此前因为进程B运行完，调入就绪队列队尾，进程E到达，将进程E调入就绪队列队尾，此时队首为进程G，将进程G调入处理器运行，进程状态更改为‘F’，运行时间减1，运行完进程状态更改为‘R’（就绪）后调入就绪队列队尾
当系统时间为10时，进程E运行时间减为0后，进程E运行完毕，将进程E的进程状态更改为‘C’（完成），然后将其调出队列
当最后一个进程运行完毕后，全部进程运行完毕
收获和体会：
通过这次实验，加深了对时间片轮法的理解，对于就绪态，运行态的转换的认识更加深刻，同时对于数据结构队列的知识又复习了一遍，实验中出现了许多问题，如数组越界，内存泄漏，字符串string类的使用，对于这些问题又重新温习了一边，对于C++的使用更加熟练了。
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