### 批处理系统的作业调度知识点解析
#### 一、实验目的与背景
本实验报告旨在通过实际编程操作，加深学生对批处理系统中作业调度机制的理解。具体目标如下：
1. **深化理解作业概念**：了解作业的基本构成要素及其在批处理系统中的作用。
2. **深入了解批处理系统的组织与管理**：掌握批处理系统如何组织和管理各种类型的作业，以及这些作业是如何被调度执行的。
3. **实现响应比高者优先（HRRN）作业调度算法**：通过编写C语言程序来实现一种常见的作业调度策略——响应比高者优先算法。
#### 二、实验原理
##### 批处理系统调度与管理方式
批处理系统是一种操作系统模式，其中作业被预先提交到系统中，由系统自动按照一定的顺序执行这些作业。这种模式主要用于不需要用户交互的任务处理场景，如大型数据处理、科学计算等。
- **作业的提交与存储**：用户将作业提交至系统后，系统会将这些作业存储在一个特定的存储区域，称为“后备队列”。
- **作业调度**：系统根据一定的算法从后备队列中选择作业进行调度，并将其加载到内存中执行。
- **作业状态管理**：作业在系统中有不同的状态，如就绪、执行、完成等，系统需要跟踪并管理这些状态的变化。
##### 响应比最高算法思想
响应比高者优先（Highest Response Ratio Next, HRRN）算法是一种动态作业调度策略，其核心思想是在所有等待执行的作业中选择响应比最高的作业优先执行。响应比的计算公式为：
\[ \text{响应比} = \frac{\text{等待时间} + \text{执行时间}}{\text{执行时间}} \]
其中，等待时间是指作业进入后备队列到被选中执行的时间间隔；执行时间是指作业预计需要执行的时间。该算法倾向于选择那些等待时间较长且执行时间相对较短的作业，从而提高了系统的整体效率和服务质量。
#### 三、实验程序设计
1. **数据结构设计**
- **作业控制块（Job Control Block, JCB）**：是用于存储作业相关信息的数据结构，包括作业名称、所需资源（如主存大小、打印机数量等）、预估执行时间等。
- **作业队列**：用于存储待执行作业的队列，通常包括一个数组或链表形式的结构。
2. **C语言程序实现**
- **初始化函数（Init）**：用于初始化作业队列，设置头指针为-1，表示队列为空。
- **入队函数（PushQueue）**：向作业队列中添加一个新的作业。检查队列是否已满，若未满则将新作业的信息复制到队列中，并更新指针。
- **出队函数（PopQueue）**：从队列中移除指定位置的作业。检查队列是否为空，以及待移除的位置是否有效。
- **系统资源**：定义了系统可用资源的大小，如主存大小、磁带机数量、打印机数量等。
- **作业调度函数（Schedule）**：实现响应比高者优先的作业调度算法。遍历队列中的每个作业，计算响应比，选择响应比最高的作业执行。
#### 四、总结
通过对批处理系统作业调度实验的学习与实践，不仅能够帮助学生深入理解批处理系统的运作机制，还能培养学生的编程能力和问题解决能力。此外，通过具体的C语言程序实现，进一步巩固了理论知识与实际应用之间的联系，有助于提高学生在未来职业生涯中的竞争力。
