操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)--進(jìn)程調(diào)度程序設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　課程名稱：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：進(jìn)程調(diào)度程序設(shè)計(jì)</p><p>　　已知技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)要求：</p><p><b&

2、gt;　　1. 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一個虛擬內(nèi)核，該內(nèi)核能支持多任務(wù)管理。提供創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)程調(diào)度，上下文切換等功能。</p><p><b>　　2. 問題描述</b></p><p><b>　　2.1 系統(tǒng)組成</b></p><p>　

3、　系統(tǒng)由虛擬內(nèi)核(VKernel)、命令解釋程序(Commander)、用戶程序（Application）、編譯器（Compiler）四部分組成。VKernel首先運(yùn)行，并常駐內(nèi)存。Kernel啟動后，創(chuàng)建Commander進(jìn)程。根據(jù)用戶請求創(chuàng)建多個Application進(jìn)程。Kernel負(fù)責(zé)維護(hù)6個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括時間 (Time), 處理器狀態(tài)(CPUstate),進(jìn)程表 (PCBTable), 就緒隊(duì)列(ReadyState),等待

4、隊(duì)列(BlockedState),運(yùn)行進(jìn)程（RunningState）。Time是系統(tǒng)時間片。CPUstate應(yīng)包括程序計(jì)數(shù)器PC,累加器A、B,狀態(tài)寄存器F的值。PCBTable的每一項(xiàng)是一個進(jìn)程的進(jìn)程控制塊(PCB)。Commander程序、Application程序是用下列CPU虛擬指令書寫的程序：</p><p>　　CPU虛擬指令(以下指令僅供參考, 設(shè)計(jì)者可以自行設(shè)計(jì))</p><

5、p>　　MOV n //把整數(shù)n賦給累加器A</p><p>　　SAV m //把累加器A的值存入地址M</p><p>　　ADD n //從累加器A的值加上整數(shù)n，結(jié)果送到累加器A。</p><p>　　SUB n //從累加器A的值減去整數(shù)n，結(jié)果送到累加器A。</p><p>　　MUL n //從累加器A的值

6、乘以整數(shù)n，結(jié)果送到累加器A。</p><p>　　DIV n //從累加器A的值除以整數(shù)n，結(jié)果送到累加器A。</p><p>　　JEQ m //F為0跳轉(zhuǎn)到m</p><p>　　JLG m //F大于0跳轉(zhuǎn)到m</p><p>　　JLE m //F大于等于0跳轉(zhuǎn)到m</p><p>　　JMP

7、 m //無條件跳轉(zhuǎn)到m</p><p>　　OUT port //累加器的內(nèi)容輸出到端口port。port為0，指顯示器；為1，指揚(yáng)聲器。</p><p>　　虛擬系統(tǒng)調(diào)用(以下系統(tǒng)調(diào)用僅供參考, 設(shè)計(jì)者可自行設(shè)計(jì))</p><p>　　exec() //執(zhí)行程序并創(chuàng)建子進(jìn)程</p><p>　　exit() //進(jìn)程終止<

8、;/p><p>　　block() //進(jìn)程等待</p><p>　　printk() //在屏幕上打印系統(tǒng)信息</p><p>　　scanf() //從鍵盤輸入一字符串</p><p>　　msg() //向內(nèi)核發(fā)送消息</p><p>　　為了簡化設(shè)計(jì)，復(fù)雜的系統(tǒng)調(diào)用當(dāng)作廣義指令處理。</p>

9、<p><b>　　2.2命令解釋程序</b></p><p>　　命令解釋程序從標(biāo)準(zhǔn)輸入重復(fù)讀入用戶命令,然后以消息形式發(fā)送給內(nèi)核。命令解釋程序處理的命令由設(shè)計(jì)者定義并實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.3 編譯器</b></p><p>　　編譯器把虛擬指令和虛擬系統(tǒng)調(diào)用編譯為可執(zhí)行字節(jié)碼?？蓤?zhí)行字節(jié)碼

10、由內(nèi)核解釋執(zhí)行。</p><p><b>　　3. 功能要求</b></p><p>　　應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能有：(1)能接收用戶提交的命令并執(zhí)行該命令。(2)執(zhí)行用戶程序：創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)程、管理進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　4. 技術(shù)要求</b></p><p>　　采用時間輪轉(zhuǎn)和

11、優(yōu)先級調(diào)度混合算法。優(yōu)先級以優(yōu)先數(shù)表示，優(yōu)先數(shù)越大則優(yōu)先級越高。調(diào)度時，就緒隊(duì)列中優(yōu)先數(shù)最大的進(jìn)程優(yōu)先運(yùn)行，相同優(yōu)先數(shù)進(jìn)程按FIFO方式調(diào)度。進(jìn)程運(yùn)行一個時間片以后,其優(yōu)先數(shù)數(shù)減1（即降低一級）；進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待3個時間片以后，其優(yōu)先數(shù)加1。優(yōu)先數(shù)范圍0～31。</p><p><b>　　5. 界面要求</b></p><p>　　用戶界面設(shè)計(jì)不做統(tǒng)一規(guī)定，但應(yīng)

12、做到界面友好，易于操作。</p><p><b>　　6. 其他要求</b></p><p>　　編程語言和操作系統(tǒng)不限。</p><p>　　4.課程設(shè)計(jì)時間：2周(2012.06.04～2012.6.15)</p><p>　　5.課程設(shè)計(jì)的考核方式及評分方法</p><p><b&

13、gt;　　(1) 考核方式</b></p><p>　　■ 課程設(shè)計(jì)結(jié)束時，在機(jī)房當(dāng)場驗(yàn)收。</p><p>　　■ 教師提供測試數(shù)據(jù)，檢查運(yùn)行結(jié)果是否正確。</p><p>　　■ 回答教師提出的問題。</p><p>　　■ 學(xué)生提交課程設(shè)計(jì)文檔（A4打印件）,教師評閱。</p><p><b&g

14、t;　　(2) 評分方法</b></p><p>　　上機(jī)檢查:書面報(bào)告:答辯=6:3:1，沒有通過上機(jī)檢查的或不提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告的，其成績直接記為不及格。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：　　　　　　　　　日期：　　　　　　　　</p><p>　　系主任簽名：　　　　　　　　　 日期：　　　　　　　　</p><p>&l

15、t;b>　　摘要</b></p><p>　　本次操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的題目是進(jìn)程調(diào)度程序設(shè)計(jì)。在整個設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，用C語言模擬實(shí)現(xiàn)動態(tài)優(yōu)先數(shù)的進(jìn)程調(diào)度算法，動態(tài)優(yōu)先權(quán)是基于某種原則，使進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)隨時間而改變。最高優(yōu)先數(shù)調(diào)度就是優(yōu)先權(quán)越高的進(jìn)程就會越先運(yùn)行。在上機(jī)操作中，我深刻認(rèn)識到了，進(jìn)程的管理是操作系統(tǒng)中是很重要的一部分。通過結(jié)構(gòu)，數(shù)組來進(jìn)行進(jìn)程的操作，整個程序利用if，for來聯(lián)系起來。涉

16、及到進(jìn)程的優(yōu)先級，運(yùn)行時間片，等待時間等屬性以及時間片的操作。在進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)了十條指令。</p><p>　　關(guān)鍵詞：最高優(yōu)先數(shù)；進(jìn)程調(diào)度；進(jìn)程控制塊；內(nèi)核；系統(tǒng)調(diào)用</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)說明2</b>

17、;</p><p>　　2.1 問題描述與功能設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.2. 設(shè)計(jì)思想2</p><p><b>　　2.3方案設(shè)計(jì)2</b></p><p><b>　　2.4 編碼3</b></p><p><b>　　2.5 測試6</b

18、></p><p><b>　　3 總結(jié)7</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)8</b></p><p>　　附錄A 程序源代碼9</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個虛擬內(nèi)核

19、，該內(nèi)核能支持多任務(wù)管理。提供創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)程調(diào)度，上下文切換等功能。</p><p>　　功能設(shè)計(jì)：(1)能接收用戶提交的命令并執(zhí)行該命令。</p><p>　　(2)執(zhí)行用戶程序：創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、調(diào)度進(jìn)程、管理進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換</p><p>　　技術(shù)要求：采用時間輪轉(zhuǎn)和優(yōu)先級調(diào)度混合算法。優(yōu)先級以優(yōu)先數(shù)表示，優(yōu)先數(shù)越大則優(yōu)先級越高。調(diào)度時

20、，就緒隊(duì)列中優(yōu)先數(shù)最大的進(jìn)程優(yōu)先運(yùn)行，相同優(yōu)先數(shù)進(jìn)程按FIFO方式調(diào)度。進(jìn)程運(yùn)行一個時間片以后,其優(yōu)先數(shù)數(shù)減1（即降低一級）；進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待3個時間片以后，其優(yōu)先數(shù)加1。優(yōu)先數(shù)范圍0～31</p><p>　　界面要求：用戶界面設(shè)計(jì)不做統(tǒng)一規(guī)定，但應(yīng)做到界面友好，易于操作。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)說明</b></p><p>

21、;　　2.1 問題描述與功能設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)一個進(jìn)程管理程序是一個綜合性很強(qiáng)的問題，能支持多任務(wù)管理，提供創(chuàng)建進(jìn)程、終止進(jìn)程、進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，進(jìn)程調(diào)度，上下文切換等功能。</p><p>　　整個設(shè)計(jì)包含了三個部分：一是偽指令的解釋執(zhí)行，二是偽調(diào)度算法，三是進(jìn)程的創(chuàng)建及main()函數(shù)的總體實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　2.2. 設(shè)計(jì)思想

22、</b></p><p>　　實(shí)現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度的模擬實(shí)驗(yàn)，用動態(tài)優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法來編譯，首先應(yīng)該確定選擇優(yōu)先數(shù)的方法，在實(shí)際編程時，進(jìn)程優(yōu)先數(shù)的確定原則大體如下：在就緒隊(duì)列中呆一個時間片，優(yōu)先數(shù)增加1。進(jìn)程每運(yùn)行一個時間片，優(yōu)先數(shù)減3。在運(yùn)行時要求輸入進(jìn)程數(shù)還有進(jìn)程的運(yùn)行時間，CPU使用情況等。</p><p><b>　　基本編程思想：</b></p&g

23、t;<p>　　創(chuàng)建PCB表 創(chuàng)建就緒隊(duì)列 對頭指針演示 進(jìn)程調(diào)度 創(chuàng)建各個進(jìn)程 優(yōu)先級算法調(diào)度 主函數(shù)模塊</p><p><b>　　2.3方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.3.1 設(shè)計(jì)思路</p><p>　　在開始的時候?qū)崿F(xiàn)十條指令，十條指令的解釋程序：<

24、;/p><p>　　#define NOP 00//空指令: 消耗一個機(jī)器周期</p><p>　　#define MOV 01 //傳送指令：立即數(shù)賦值給寄存器A</p><p>　　#define ADD 02 //加法指令：寄存器A加立即數(shù)</p><p>　　#define OUT 80 //輸出指令: 寄存器A的值輸出到端口(端

25、口號01--表示顯示器)</p><p>　　#define SUB 03 //減法指令</p><p>　　#define MUL 04 //乘法指令</p><p>　　#define EXT 05</p><p>　　#define MOD 06 //求余指令</p><p>　　#define JMP 0

26、7 //跳轉(zhuǎn)指令</p><p>　　#define SFT 11 //左移位指令</p><p>　　以滿足用戶設(shè)計(jì)的內(nèi)核測試指令的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然該內(nèi)核系統(tǒng)得能為系統(tǒng)創(chuàng)建進(jìn)行，獨(dú)立設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一能滿足用戶自定義優(yōu)先級調(diào)度算法和時間片輪轉(zhuǎn)，并可以實(shí)現(xiàn)用戶多進(jìn)程的并行。</p><p>　　本設(shè)計(jì)在調(diào)用cpl將用戶的測試指令翻譯成二進(jìn)制BIN文件，然后由FF去將其進(jìn)一步在

27、內(nèi)核里實(shí)現(xiàn)。該過程都是在do.dat測試平臺進(jìn)行。</p><p>　　2.3.2 功能設(shè)計(jì)</p><p>　　1 .虛擬內(nèi)核設(shè)計(jì) </p><p>　　（1）定義PCB結(jié)構(gòu)類，保存進(jìn)程相關(guān)信息。如：程序大小、進(jìn)程號、時間片大小、優(yōu)先數(shù)等。</p><p><b>　?。?）加載用戶程序</b></p>

28、<p>　　打開字節(jié)碼文件，獲取字節(jié)碼文件的相關(guān)信息，將其保存到PCB中，然后為此進(jìn)程加載內(nèi)存，將字節(jié)碼文件pcb->addr中，然后初始化pcb結(jié)構(gòu)中的屬性。</p><p><b>　?。?）執(zhí)行指令</b></p><p>　　首先要獲取當(dāng)前進(jìn)程的pcb，在pcb->addr+pcb->PC所指向的內(nèi)存單元中取指令，然后再執(zhí)行，執(zhí)行完

29、一條指令就修改程序計(jì)數(shù)器的值。</p><p><b>　　2 編譯器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　編譯器的功能是從用戶程序中讀文件，將程序中的指令翻譯成字節(jié)碼。定義相關(guān)的指令，將所讀的文件保存在文件流結(jié)構(gòu)fin中，調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)將用戶程序的指令的操作碼變成二進(jìn)制文件流，同時將操作數(shù)的ASCII轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制數(shù)。</p><p>　　3 基

30、于時間片輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法</p><p>　　給每個程序分時間片，當(dāng)運(yùn)行完成后，就自動轉(zhuǎn)入下一條。</p><p><b>　　2.4 編碼</b></p><p><b>　　程序流程圖：</b></p><p>　　A：編譯器功能：用戶命令解釋，驗(yàn)證用戶命令。如下圖所示</p>&

31、lt;p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p>　　B：int loadProgram(char *name)函數(shù)：打開用戶程序

32、，創(chuàng)建用戶程序進(jìn)程并初始化。</p><p>　　功能：打開系統(tǒng)內(nèi)存在的用戶程序，創(chuàng)建該用戶程序的進(jìn)程。如下圖所示</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　、</b></p><p>　

33、　C：運(yùn)行進(jìn)程int main(int argc, char *argv[])函數(shù)</p><p>　　功能：執(zhí)行用戶程序指令.如下圖所示</p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p>

34、<p>　　否 是 </p><p><b>　　否 </b></p><p><b>　　2.5 測試</b></p><p>　　測試的結(jié)果如下圖顯示：</p><p><b>　　3 總結(jié)&l

35、t;/b></p><p>　　在這次的“進(jìn)程調(diào)度算法模擬”課程設(shè)計(jì)中，我獨(dú)立設(shè)計(jì)并最終完成了一個通過C語言程序來模擬的進(jìn)程的“最高優(yōu)先權(quán)”調(diào)度的算法實(shí)現(xiàn)。在親自的調(diào)試實(shí)踐過程中，讓我對于操作系統(tǒng)的進(jìn)程以及作業(yè)的調(diào)度方式有了一個更為真切生動的理解。通過將原本抽象的描述語言轉(zhuǎn)化為實(shí)際的可執(zhí)行程序，在實(shí)例的對比中讓我更明白各個調(diào)度算法的性能差異，執(zhí)行原理的不同以及應(yīng)用的領(lǐng)域。通過將操作系統(tǒng)的理論知識與編程方式結(jié)

36、合來鞏固所學(xué)的方式也讓我受益匪淺，多學(xué)科知識的融合和綜合運(yùn)用，在實(shí)際操作中鍛煉了我將所學(xué)知識運(yùn)用于解決實(shí)際問題的能力。激發(fā)了我自主學(xué)習(xí)的熱情，和對學(xué)好操作系統(tǒng)這門課的興趣。</p><p>　　在程序的編譯和調(diào)試過程中遇到了很大的困難，對于基于“鏈表結(jié)構(gòu)的帶頭結(jié)點(diǎn)的隊(duì)列”這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的程序?qū)崿F(xiàn)較以前做過的程序來說還是很有難度的，程序中用到了C語言中的結(jié)構(gòu)體、指針等細(xì)節(jié)性較強(qiáng)的版塊，所以調(diào)試真的是對耐心的細(xì)心的極大

37、考驗(yàn)。</p><p>　　另外由于對模擬程序的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)---基于“鏈表結(jié)構(gòu)的帶頭結(jié)點(diǎn)的隊(duì)列”的一些其本運(yùn)算法在初期考慮時欠妥，導(dǎo)致后期耗費(fèi)大量時間在調(diào)試上，這是非常不值得的。應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)在動手寫程序前把難點(diǎn)及核心算法想清，想準(zhǔn)的能力。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對操作系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和了解，要想學(xué)好它要重在實(shí)踐，要通過不斷的上機(jī)操作才能更好地學(xué)習(xí)它，還有不斷請教老

38、師和同學(xué)才能完成。 </p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，使我對操作系統(tǒng)有了更進(jìn)一步的認(rèn)識和了解，要想學(xué)好它要重在實(shí)踐，要通過不斷的上機(jī)操作才能更好地學(xué)習(xí)它，還有不斷請教老師和同學(xué)才能完成。 </p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)，我對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的了解，并為之而更努力！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p>

39、<p>　　[1] Abraham Silberschatz. 操作系統(tǒng)概念(第8版 影印版). 北京：高等教育出版社，2010.</p><p>　　[2] Gary Nutt(著)，潘登(譯).Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核實(shí)習(xí).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[3] 湯子瀛、哲鳳屏.《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》，西安電子科技大學(xué)學(xué)出版社.</p>&l

40、t;p>　　[4]王清、李光明.《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)》，冶金工業(yè)出版社.</p><p>　　[5]孫鐘秀等，《操作系統(tǒng)教程》， 高等教育出版社.</p><p>　　[6]曾明，《Linux操作系統(tǒng)應(yīng)用教程》， 陜西科學(xué)技術(shù)出版社. </p><p>　　[7]張麗芬、劉利雄，《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教程》， 清華大學(xué)出版社.</p><p>　　

41、[8]孟靜， 《操作系統(tǒng)教程——原理和實(shí)例分析》， 高等教育出版社.</p><p>　　[9]周長林，《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》， 高等教育出版社.</p><p>　　[10]張堯?qū)W，《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》，清華大學(xué)出版社.</p><p>　　[11]任滿杰，《操作系統(tǒng)原理實(shí)用教程》，電子工業(yè)出版社.</p><p><b&

42、gt;　　附錄A 程序源代碼</b></p><p>　　//vknl.h--Head File for virtual kernel</p><p>　　//version 1.0, 2012-06, by clp</p><p>　　#ifndef __VIRTUAL_KERNEL__</p><p>　　#define __

43、VIRTUAL_KERNEL__</p><p>　　#include "iostream.h"</p><p>　　#include "string.h"</p><p>　　#include "stdio.h"</p><p>　　#include "malloc.h&

44、quot;</p><p>　　#define NOP 00//空指令: 消耗一個機(jī)器周期</p><p>　　#define MOV 01 //傳送指令：立即數(shù)賦值給寄存器A</p><p>　　#define ADD 02 //加法指令：寄存器A加立即數(shù)</p><p>　　#define SUB 03</p><

45、;p>　　#define JEQ 07</p><p>　　#define OUT 0x08//輸出指令: 寄存器A的值輸出到端口(端口號01--表示顯示器)</p><p>　　#define MAX_PID 10//系統(tǒng)并發(fā)運(yùn)行的進(jìn)程數(shù)的最大值</p><p><b>　　//定義虛擬CPU</b></p><

46、;p>　　typedef struct {</p><p>　　int A; //累加器</p><p>　　int PC; //程序計(jì)數(shù)器</p><p>　　int B; //通用寄存器B</p><p>　　int F; //標(biāo)志寄存器F</p><p>　　int

47、*SP; //堆棧指針SP</p><p><b>　　}CPU;</b></p><p>　　CPU cpu;//定義CPU結(jié)夠變量</p><p>　　//定義PCB結(jié)構(gòu)類型</p><p>　　typedef struct {</p><p>　　int A;//寄存器

48、A</p><p>　　int PC;//程序計(jì)數(shù)器PC</p><p><b>　　int R0;</b></p><p><b>　　int R1;</b></p><p><b>　　int R2;</b></p><p><b&g

49、t;　　int R3;</b></p><p>　　int pid;//進(jìn)程號，值-1～MAX_PID，-1表示無進(jìn)程</p><p>　　int ppid;//父進(jìn)程號</p><p>　　int gpid;//進(jìn)程組號</p><p>　　char state;//進(jìn)程狀態(tài)：01--新建，02--

50、就緒，03--運(yùn)行, 04--等待，</p><p>　　// 05--完成</p><p>　　int slice;//時間片大小。為了簡單，假設(shè)為“指令條數(shù)/時間片”</p><p>　　int B; //寄存器B</p><p>　　int F; //寄存器F</p><p

51、>　　char *addr;;//程序加載起始地址</p><p>　　char priority;//優(yōu)先數(shù), 值為0--31，其中31為最高級</p><p>　　char last; //上次運(yùn)行的時間,調(diào)度時要用此時間</p><p>　　int length;//程序大小</p><p><b>　

52、　}PCB;</b></p><p>　　int cur_pid;</p><p>　　PCB pcbs[MAX_PID];//進(jìn)程控制塊數(shù)組</p><p>　　void initSystem(void); //初始化系統(tǒng)</p><p>　　int loadProgram(char *name);//加

53、載應(yīng)用程序</p><p>　　int exeInstruction(int pid);//執(zhí)行指令</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　//vknl.cpp--virtual kernal</p><p>　　//version 1.0, 2012-06, by clp</p&

54、gt;<p>　　//使用方法：vknl 字節(jié)碼文件名</p><p>　　#include "vknl.h"</p><p>　　#include "stdlib.h"</p><p>　　void initSystem(void)</p><p><b>　　{</b&

55、gt;</p><p>　　cur_pid=0;</p><p>　　for(int i=0;i<10;i++)</p><p>　　pcbs[i].pid=-1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int loadProgram(char *name,int pr

56、iority,int slice,int p)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　FILE *fin=fopen(name,"rb"); //打開源程序文件</p><p>　　if(fin==NULL) return -1;//若打開失敗，返回-1</p><p>　　f

57、seek(fin,0L,SEEK_END); //文件讀寫指針移到文件末尾</p><p>　　long fsize=ftell(fin); //求文件長度</p><p>　　fseek(fin,0L,SEEK_SET); //讀寫指針移到文件開頭</p><p>　　PCB *pcb=pcbs+p;//獲取當(dāng)前進(jìn)程PCB</p><p&g

58、t;　　pcb->addr=new char[fsize]; //為新進(jìn)程分配內(nèi)存</p><p>　　fread(pcb->addr, fsize, 1, fin); //程序讀入內(nèi)存</p><p>　　fclose(fin); //關(guān)閉文件</p><p>　　pcb->length=fsize;//進(jìn)程大小</p><

59、p>　　pcb->A=0; //初始化寄存器</p><p>　　pcb->PC=0;</p><p>　　pcb->R0=0;</p><p>　　pcb->R1=0;</p><p>　　pcb->R2=0;</p><p>　　pcb->R3=0;</p>

60、<p>　　pcb->pid=p;</p><p>　　pcb->priority=priority;//優(yōu)先權(quán)值</p><p>　　pcb->slice=slice; //時間片</p><p>　　pcb->last=0;</p><p>　　pcb->state=2;

61、//進(jìn)程狀態(tài)</p><p>　　return 0; //正常返回</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int exeInstruction(int pid)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　PCB *pcb=pcbs

62、+pid;//獲取當(dāng)前進(jìn)程PCB</p><p>　　short op_cmd=*((short*)(pcb->addr+pcb->PC)); //取操作碼</p><p>　　short op_dat=*((short*)(pcb->addr+pcb->PC+2)); //取操作數(shù)</p><p>　　//注意,我們約定操作數(shù)是16位整數(shù)

63、，所以要定義為short。</p><p>　　//(1)MOV指令執(zhí)行</p><p>　　//printf("%x\n", op_cmd);</p><p>　　if(op_cmd==MOV||op_cmd==0x11||op_cmd==0x21||op_cmd==0x31||op_cmd==0x41||op_cmd==0x51||op_cm

64、d==0x61||op_cmd==0x71||op_cmd==0x81||op_cmd==0x91||op_cmd==0xa1||op_cmd==0xb1||op_cmd==0xc1||op_cmd==0xd1||op_cmd==0xe1||op_cmd==0xf1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　//->R0&

65、lt;/b></p><p>　　if(op_cmd==MOV)</p><p>　　pcb->R0=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x11)</p><p>　　pcb->R0=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0x21

66、)</p><p>　　pcb->R0=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x31)</p><p>　　pcb->R0=pcb->R3;</p><p><b>　　//->R1</b></p><p>　　else if(op

67、_cmd==0x41)</p><p>　　pcb->R1=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x51)</p><p>　　pcb->R1=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x61)</p><p>　　pcb->R1=p

68、cb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x71)</p><p>　　pcb->R1=pcb->R3;</p><p><b>　　//->R2</b></p><p>　　else if(op_cmd==0x81)</p><p>　　pcb

69、->R2=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x91)</p><p>　　pcb->R2=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xa1)</p><p>　　pcb->R2=op_dat;</p><p>　　else

70、 if(op_cmd==0xb1)</p><p>　　pcb->R2=pcb->R3;</p><p><b>　　//->R3</b></p><p>　　else if(op_cmd==0xc1)</p><p>　　pcb->R3=pcb->R0;</p><p

71、>　　else if(op_cmd==0xd1)</p><p>　　pcb->R3=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xe1)</p><p>　　pcb->R3=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0xf1)</p>&l

72、t;p>　　pcb->R3=op_dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//(2)ADD指令執(zhí)行</p><p>　　else if(op_cmd==ADD||op_cmd==0x12||op_cmd==0x22||op_cmd==0x32||op_cmd==0x42||op_cmd==0x52||o

73、p_cmd==0x62||op_cmd==0x72||op_cmd==0x82||op_cmd==0x92||op_cmd==0xa2||op_cmd==0xb2||op_cmd==0xc2||op_cmd==0xd2||op_cmd==0xe2||op_cmd==0xf2)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　//R0+&

74、lt;/b></p><p>　　if(op_cmd==ADD)</p><p>　　pcb->R0+=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x12)</p><p>　　pcb->R0+=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0x

75、22)</p><p>　　pcb->R0+=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x32)</p><p>　　pcb->R0+=pcb->R3;</p><p><b>　　//R1+</b></p><p>　　else if(op_

76、cmd==0x42)</p><p>　　pcb->R1+=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x52)</p><p>　　pcb->R1+=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x62)</p><p>　　pcb->R1+

77、=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x72)</p><p>　　pcb->R1+=pcb->R3;</p><p><b>　　//R2+</b></p><p>　　else if(op_cmd==0x82)</p><p>　　pcb

78、->R2+=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x92)</p><p>　　pcb->R2+=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xa2)</p><p>　　pcb->R2+=op_dat;</p><p>　　e

79、lse if(op_cmd==0xb2)</p><p>　　pcb->R2+=pcb->R3;</p><p><b>　　//R3+</b></p><p>　　else if(op_cmd==0xc2)</p><p>　　pcb->R3+=pcb->R0;</p><

80、p>　　else if(op_cmd==0xd2)</p><p>　　pcb->R3+=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xe2)</p><p>　　pcb->R3+=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0xf2)</p>

81、<p>　　pcb->R3+=op_dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//(3)SUB指令執(zhí)行</p><p>　　else if(op_cmd==SUB||op_cmd==0x13||op_cmd==0x23||op_cmd==0x33||op_cmd==0x43||op_cmd==0x5

82、3||op_cmd==0x63||op_cmd==0x73||op_cmd==0x83||op_cmd==0x93||op_cmd==0xa3||op_cmd==0xb3||op_cmd==0xc3||op_cmd==0xd3||op_cmd==0xe3||op_cmd==0xf3)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　//

83、R0-</b></p><p>　　if(op_cmd==SUB)</p><p>　　pcb->R0-=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x13)</p><p>　　pcb->R0-=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd

84、==0x23)</p><p>　　pcb->R0-=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x33)</p><p>　　pcb->R0-=pcb->R3;</p><p><b>　　//R1-</b></p><p>　　else i

85、f(op_cmd==0x43)</p><p>　　pcb->R1-=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x53)</p><p>　　pcb->R1-=op_dat;</p><p>　　else if(op_cmd==0x63)</p><p>　　pcb-&g

86、t;R1-=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0x73)</p><p>　　pcb->R1-=pcb->R3;</p><p><b>　　//R2-</b></p><p>　　else if(op_cmd==0x83)</p><p>　

87、　pcb->R2-=pcb->R0;</p><p>　　else if(op_cmd==0x93)</p><p>　　pcb->R2-=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xa3)</p><p>　　pcb->R2-=op_dat;</p><p>

88、;　　else if(op_cmd==0xb3)</p><p>　　pcb->R2-=pcb->R3;</p><p><b>　　//R3-</b></p><p>　　else if(op_cmd==0xc3)</p><p>　　pcb->R3-=pcb->R0;</p>

89、<p>　　else if(op_cmd==0xd3)</p><p>　　pcb->R3-=pcb->R1;</p><p>　　else if(op_cmd==0xe3)</p><p>　　pcb->R3-=pcb->R2;</p><p>　　else if(op_cmd==0xf3)</p&

90、gt;<p>　　pcb->R3-=op_dat;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//(8)OUT指令執(zhí)行</p><p>　　else if(op_cmd==OUT||op_cmd==0x18||op_cmd==0x28||op_cmd==0x38)//輸出指令</p><

91、;p><b>　　{</b></p><p>　　if(op_cmd==OUT)</p><p>　　printf("%d", pcb->R0);</p><p>　　else if(op_cmd==0x18)</p><p>　　printf("%d", pcb-&g

92、t;R1);</p><p>　　else if(op_cmd==0x28)</p><p>　　printf("%d", pcb->R2);</p><p>　　else if(op_cmd==0x38)</p><p>　　printf("%d", pcb->R3);</p>

93、<p><b>　　}</b></p><p>　　//(11)JEQ指令執(zhí)行</p><p>　　else if(op_cmd==JEQ)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(pcb->R0!=0){</p><p>　　p

94、cb->PC-=op_dat*4;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　pcb->PC+=4;//修改程序計(jì)數(shù)器</p><p>　　return 0;//正常返回</p><p><b&g

95、t;　　}</b></p><p>　　int findmax(PCB pcbs[],int q)//處理器調(diào)度</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int max=-1;</p><p>　　int lmax=-1;</p><p>　　int pid=-

96、1;</p><p>　　for(int i=0;i<q;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(pcbs[i].state==2&&pcbs[i].pid>=0&&pcbs[i].priority>=max)</p><p>

97、;　　max=pcbs[i].priority; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(int j=0;j<q;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(max==pcbs[j].priority&&

98、pcbs[j].last>=lmax)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　lmax=pcbs[j].last;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&

99、gt;　　for(int k=0;k<q;k++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(pcbs[k].priority==max&&pcbs[k].last==lmax)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　pid

100、=pcbs[k].pid;</p><p>　　pcbs[k].state=3;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　return p

101、id;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int main(int argc, char *argv[])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(argc==1) </p><p>　　argv[1]="app

102、1.bin"; //默認(rèn)應(yīng)用程序</p><p>　　if(argc>11)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("最多只能并發(fā)10個進(jìn)程,請重新操作\n");</p><p>　　return -1;</p><p>&l

103、t;b>　　}</b></p><p>　　initSystem();//初始化系統(tǒng)</p><p>　　for(int i=1;i<argc;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　int p,time;</p><p>　　

104、printf("請輸入第%d個進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)值:\n",i-1);</p><p>　　scanf("%d",&p); </p><p>　　if(p<0||p>31)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("請輸入0

105、-31之間的數(shù)\n");</p><p>　　scanf("%d",&p);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　printf("請輸入第%d個進(jìn)程的時間片:\n",i-1);</p><p>　　scanf("%d",

106、&time);</p><p>　　if(time<1||time>10)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("請輸入1-10之間的數(shù)\n");</p><p>　　scanf("%d",&time);</p

107、><p><b>　　}</b></p><p>　　loadProgram(argv[i],p,time,i-1);//加載應(yīng)用程序</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b&

108、gt;　　{</b></p><p>　　cur_pid=findmax(pcbs,argc-1);//執(zhí)行調(diào)度</p><p>　　if(cur_pid==-1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("任務(wù)完成！\n");</p>

109、<p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(pcbs[cur_pid].state==3)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　printf("選中P%

110、d",cur_pid);</p><p><b>　　//運(yùn)行時間片</b></p><p>　　printf("任務(wù)%d至本次已等待%d時間片",pcbs[cur_pid].pid,pcbs[cur_pid].last);</p><p>　　for(int m=0;m<pcbs[cur_pid].

111、slice;m++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　exeInstruction(cur_pid);</p><p>　　if(pcbs[cur_pid].PC>=pcbs[cur_pid].length)</p><p><b>　　{</b><

112、;/p><p>　　printf("任務(wù)%d運(yùn)行完!\n",pcbs[cur_pid].pid);</p><p>　　pcbs[cur_pid].pid=-1;</p><p>　　pcbs[cur_pid].state=5;</p><p>　　pcbs[cur_pid].priority=-1;</p>&

113、lt;p>　　delete [] pcbs[cur_pid].addr;//回收內(nèi)存</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　pcbs[cur_pid].last=0;</p><p>　　pcbs[cur_pid].s

114、tate=2;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(pcbs[cur_pid].pid>=0&&pcbs[cur_pid].priority>0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　pcbs[cur_

115、pid].priority-=1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(int i=0;i<argc-1;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(i!=cur_pid&&pcbs[i].pid>=0)&

116、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(pcbs[i].last==3) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　pcbs[i].priority+=1;</p><p>　　pcbs[i].last=1;</p

117、><p>　　printf("p=%dy=%dt=%d,",pcbs[i].pid,pcbs[i].priority,pcbs[i].last);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(pcbs[i].last<3){</p><p>　　pcbs[i].

118、last++;</p><p>　　printf("p=%dy=%dt=%d,",pcbs[i].pid,pcbs[i].priority,pcbs[i].last);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><