操作系统实践报告.docx
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操作系统实践报告
《计算机操作系统》
课外实践报告
）
一、实验目标：
通过设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解。
二、实验要求
系统主界面可以灵活选择某种算法，算法包括：
先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）。
、
三．实践内容简要描述
1、实践环境
windows2000/xp，visualc
2、算法思路
磁盘设备在工作时以恒定的速率旋转。
为了读或写，磁头必须能移动到所要求的磁道上，并等待所要求的扇区开始位置旋转到磁头下，然后或开始读或写数据。
故可把磁盘访问时间分成以下三部分。
（1）寻道时间Ts
这是把磁头移动到指定磁道上所经历的时间。
该时间是启动磁臂的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和，即
Ts=m*n+s
其中，m是一常数，与磁盘驱动器的速度有关。
对于一般磁盘，m=；对于高速磁盘，m<=，磁臂的启动时间+约为2ms。
这样，对于一般的温盘，对于一般的温盘，其寻道时间将随着寻道距离的增加而增大，大体上是5~30ms。
（2）旋转延迟时间Tr
这是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
不同的磁盘类型中，旋转速度至少相差一个数量级，如软盘为300r/min，硬盘一般为7200~15000r/min，甚至更高。
对于磁盘旋转延迟时间而言，如硬盘，旋转速度为15000r/min，每转需时4ms，平均旋转延迟时间Tr为2ms；而软盘，其旋转速度为300r/min或600r/min，这样，平均Tr为50~100ms。
、
（3）传输时间Tt
这时指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
Tt的大小与每次所读/写的字节数b和旋转速度有关：
Tt=b/（r*N）
其中，r为磁盘每秒钟的转数；N为一条磁道上的字节数，当一次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，T3与T2相同。
因此，可将访问时间Ta表示为
Ta=Ts+1/（2*r）+b/（r*N）
由上式可以看出，在访问时间中，寻道时间和旋转延迟时间基本上都与所读/写数据的多少无关，而且它通常占据了访问时间中的大头。
磁盘是可供多个进程共享的设备，当有多个进程都要求访问磁盘时，应采用一种最佳调度算法，以使各进程对磁盘的平均访问时间最小。
由于在访问磁盘的时间中，主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。
现在我们考虑平均寻道长度：
所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数，所以寻道长度决定了寻道时间，我们需要从上面的算法中选择最优者。
3、算法原理
磁盘驱动调度对磁盘的效率有重要影响。
磁盘驱动调度算法的好坏直接影响辅助存储器的效率，从而影响计算机系统的整体效率。
常用的磁盘驱动调度算法有：
最简单的磁盘驱动调度算法是先入先出（FIFO）法：
这种算法的实质是，总是严格按
>
时间顺序对磁盘请求予以处理。
算法实现简单、易于理解并且相对公平，不会发生进程饿死现象。
但该算法可能会移动的柱面数较多并且会经常更换移动方向，效率有待提高。
最短寻找时间优先算法（SSTF）：
总是优先处理最靠近的请求。
该算法移动的柱面距离较小，但可能会经常改变移动方向，并且可能会发生进程饥饿现象。
电梯调度（SCAN）：
总是将一个方向上的请求全部处理完后，才改变方向继续处理其他请求。
循环扫描（CSCAN）：
从最外向最里（或从最里向最外）进行柱面请求处理，到最里柱面后，直接跳到最外柱面然后继续向里进行处理。
该算法与扫描算法的区别是，回来过程不处理请求，基于这样的事实，因为里端的请求刚被处理。
4、数据结构
利用数组对算法进行处理。
now:
当前磁道号
cidao[]，放置磁道号的数组
voidFCFS（intcidao[],intm），先来先服务算法
voidSSTF（intcidao[],intm），最短寻到时间优先算法
voidSCAN（intcidao[],intm），扫描算法
·
voidCSCAN（intcidao[],intm），循环扫描算法
四、算法分析：
（1）先来先服务算法（FCFS）
这是一种最简单的磁盘调度算法。
它根据请求访问磁盘的先后次序进行调度。
此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次地得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。
但是此算法由于未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。
当有进程先后提出磁盘I/O请求时，先按他们发出请求的先后次序排队。
然后依次给予服务。
其平均寻道距离较大，故先来先服务算法仅适用于请求磁盘I/O进程数目较少的场合。
（2）最短寻道时间优先算法（SSTF）
该算法选择这样的进程：
其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次寻道时间最短。
但这种算法不能保证平均寻道时间最短。
有可能导致某个进程出现“饥饿”现象，因为只要不断有新进程请求到达，且其所要访问的磁道与磁头当前所在的磁道的距离较近，这种新进程的I/O请求必然优先满足。
（3）扫描算法（SCAN）
该算法不仅考虑到正欲访问的磁道与当前磁道间的距离，更优先考虑的是磁头当前的移动方向。
例如，当磁头正在自里向外移动时，SCAN算法所考虑的下一个访问对象应该是其欲访问的磁道之外，又是距离最近的。
这样自里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向为自外向里移动。
这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，既要访问的磁道在当前位置内距离最近者，这样，磁头又逐步地从外向里移动，直至再无更里面的磁道要访问，从而避免了出现“饥饿”现象。
由于在这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行，因而又常称之为电梯调度算法。
（4）循环扫描算法（CSCAN）
CSCAN算法规定磁头单向移动，例如，只是自里向外移动，当磁头移动到最外的磁道并访问后，磁头立即返回到最里的欲访问的磁道，亦即将最小磁道号紧接着最大的磁道号构成循环，进行循环扫描。
五、系统流程图
。
FCFS算法（先来先服务）流程图:
！
SSTF（最短寻道时间优先算法）
{
算法流程图：
SCAN算法（扫描算法）流程图：
源代码
#include<>
>
#include<>
#include<>
#include<>
#definemaxsize1000
/*********************判断输入数据是否有效**************************/
intdecide（charstr[]）先来先服务**"<cout<<"****"<cout<<"**2.最短寻道时间优先**"<cout<<"****"<cout<<"**3.扫描调度**"<cout<<"****"<\
cout<<"**4.循环扫描**"<cout<<"****"<cout<<"**5.退出**"<cout<<"******"<G:
cout<<"请选择算法：
";
F:
cin>>str;//对输入数据进行有效性判断
a=decide（str）;
if（a==0）
{
cout<<"输入数据的类型错误,请重新输入！
"<gotoF;//输入错误，跳转到F，重新输入
…
}
else
c=trans（str,a）;
if（c==5）
break;
if（c>5）
{
cout<<"数据输入错误！
请重新输入"<gotoG;
}
switch（c）
}
{
case1:
//使用FCFS算法
FCFS（cidao,count）;
break;
case2:
//使用SSTF算法
SSTF（cidao,count）;
break;
case3:
//使用SCAN算法
SCAN（cidao,count）;
break;
case4:
//使用CSCAN算法
-
CSCAN（cidao,count）;
break;
}
}
}
七、实验结果分析
程序开始
选择先来先服务算法，结果如下：
】
选择最短寻到时间优先算法，结果如下：
选择扫描调度算法，结果如下：
选择循环扫描算法，结果如下：
八、实践总结与体会
通过这次试验，我清楚的了解到磁盘调度的详细过程和四种调度算法（先来先服务算法；最短寻道时间优先算法；扫描算法；循环扫描算法）以及四种调度算法之间的差异和共性，同时，也看到了经过优化的算法会带来的好处！
在实验过程中，也遇到了不少问题，在实现扫描算法时出现了问题！
当输入的当前的磁道号不在磁盘请求序列中时，程序可以正常执行，当输入的当前的磁道号在磁盘请求序列中时，程序执行时出现处理序列顺序错误的问题，通过和同学的讨论，发现有两个循环中的自变量初值设置有问题，经过调整后，程序执行无误！
以后，在实现代码的过程中，一定会更加小心，防止出现低级错误导致程序出错！
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