磁盘调度.docx

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磁盘调度

实验报告

课程名称

操作系统

题目

实验4：

磁盘调度

姓名

实验地点

实验楼B软件实习基地

学号

1．实验目的

磁盘是高速、大容量、旋转型、可直接存取的存储设备。

系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行访问磁盘的请求。

由于磁盘访问时间主要受寻道时间T的影响，为此需要采用合适的寻道算法，以降低寻道时间。

本实验要求学生模拟设计一个磁盘调度程序，观察调度程序的动态运行过程。

通过实验让学生理解和掌握磁盘调度的职能。

2．实验要求

1.要求以个人为单位完成全部实验题目，并在下课前五分钟将本次实验课完成的内容打包发送至指定邮箱；

2.前十名完成实验的同学在教师检查后可以获得一次实验加分；

3.实验课进行过程中不得进行浏览网页、玩游戏等与课程无关内容，违法规定的应给予课程判定不及格的处分；

4.实验课进行过程中应严格遵守实验室相关规定，按照老师的要求完成相关设计任务。

3．实验内容

1、模拟电梯调度算法，对磁盘进行移臂操作

2、假设磁盘只有一个盘面，并且磁盘是可移动头磁盘。

为了模拟以上两个进程的执行，可以考虑使用随机数来确定二者的允许顺序，程序结构图参考附图：

3、“接受请求”进程建立一张“进程请求I/O”表，指出等待访问磁盘的进程要求访问的磁道，表的格式如下：

进程名

要求访问的磁道号

4、“磁盘调度”的功能是查“请求I/O”表，当有等待访问的进程时，按电梯调度算法（SCAN算法）从中选择一个等待访问的进程，按其指定的要求访问磁道。

SCAN算法参考课本第九章。

算法模拟框图略。

5、附图中的“初始化”工作包括：

初始化“请求I/O”表，设置置当前移臂方向；当前磁道号。

并且假设程序运行前“请求I/O”表中已有若干进程（4～8个）申请访问相应磁道。

4.数据结构与算法设计

1.数据结构

主要用到的函数如下：

intdecide（charstr[]）//判断输入数据是否有效

inttrans（charstr[],inta）//将字符串转换成数字

int*bubble（intcidao[],intm）//按从小到大排序

voidFCFS（intcidao[],intm）//先来先服务调度算法

voidSSTF（intcidao[],intm）//最短寻道时间优先调度算法

voidSCAN（intcidao[],intm）//扫描调度算法

voidCSCAN（intcidao[],intm）//循环扫描调度算法

2.算法设计

⑴算法设计思想

设备的动态分配算法与进程调度相似，也是基于一定的分配策略的。

常用的分配策略有先请求先分配、优先级高者先分配等策略。

在多道程序系统中，低效率通常是由于磁盘类旋转设备使用不当造成的。

操作系统中，对磁盘的访问要求来自多方面，常常需要排队。

这时，对众多的访问要求按一定的次序响应，会直接影响磁盘的工作效率，进而影响系统的性能。

访问磁盘的时间因子由3部分构成，它们是查找（查找磁道）时间、等待（旋转等待扇区）时间和数据传输时间,其中查找时间是决定因素。

因此磁盘调度算法先考虑优化查找策略,需要时再优化旋转等待策略。

⑵算法设计流程图

FCFS算法流程图:

SSTF算法流程图:

SCAN算法流程图：

CSCAN算法流程图：

5.实验总结与问题分析

通过此次实验，我对操作系统的基础知识了解得更深了，同时对磁盘调度的四种算法——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）有了更深刻的理解和掌握，使我能够为磁盘调度选择适当的算法，提高CPU工作效率。

实验过程中遇到的问题在老师和同学的帮助下顺利解决，我深刻认识到算法的逻辑性对程序的重要影响，算法的准确度对程序运行结果的重要影响，这对我以后在操作系统的学习中有极大帮助。

实验

成绩

指导

教师

源程序：

#include

#include

#include

#include

#definemaxsize1000

/*********************判断输入数据是否有效**************************/

intdecide（charstr[]）//判断输入数据是否有效

{

inti=0;

while（str[i]!

='\0'）

{

if（str[i]<'0'||str[i]>'9'）

{

return0;

break;

}

i++;

}

returni;

}

/******************将字符串转换成数字***********************/

inttrans（charstr[],inta）//将字符串转换成数字

{

inti;

intsum=0;

for（i=0;i

{

sum=sum+（int）（（str[i]-'0'）*pow（10,a-i-1））;

}

returnsum;

}

/*********************冒泡排序算法**************************/

int*bubble（intcidao[],intm）

{

inti,j;

inttemp;

for（i=0;i

for（j=i+1;j

{

if（cidao[i]>cidao[j]）

{

temp=cidao[i];

cidao[i]=cidao[j];

cidao[j]=temp;

}

}

cout<<"排序后的磁盘序列为：

";

for（i=0;i

{

cout<

}

cout<

returncidao;

}

/*********************先来先服务调度算法**************************/

voidFCFS（intcidao[],intm）//磁道号数组，个数为m

{

intnow;//当前磁道号

intsum=0;//总寻道长度

intj,i;

inta;

charstr[100];

floatave;//平均寻道长度

cout<<"磁盘请求序列为：

";

for（i=0;i

{

cout<

}

cout<

cout<<"请输入当前的磁道号：

";

B:

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！

"<

gotoB;

}

else

now=trans（str,a）;//输入当前磁道号

sum+=abs（cidao[0]-now）;

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=0;i

{

cout<

}

for（i=0,j=1;j

{

sum+=abs（cidao[j]-cidao[i]）;

ave=（float）（sum）/（float）（m）;

}

cout<

cout<<"平均寻道长度：

"<

}

/**********************最短寻道时间优先调度算法********************/

voidSSTF（intcidao[],intm）

{

intk=1;

intnow,l,r;

inti,j,sum=0;

inta;

charstr[100];

floatave;

cidao=bubble（cidao,m）;//调用冒泡排序算法排序

cout<<"请输入当前的磁道号：

";

C:

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！

"<

gotoC;

}

else

now=trans（str,a）;//输入当前磁道号

if（cidao[m-1]<=now）//若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接由外向内依次给予各请求服务

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=m-1;i>=0;i--）

cout<

sum=now-cidao[0];

}

if（cidao[0]>=now）//若当前磁道号小于请求序列中最小者，则直接由内向外依次给予各请求服务

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=0;i

cout<

sum=cidao[m-1]-now;

}

if（now>cidao[0]&&now

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

while（cidao[k]

{

k++;

}

l=k-1;

r=k;

while（（l>=0）&&（r

{

if（（now-cidao[l]）<=（cidao[r]-now））//选择与当前磁道最近的请求给予服务

{

cout<

sum+=now-cidao[l];

now=cidao[l];

l=l-1;

}

else

{

cout<

sum+=cidao[r]-now;

now=cidao[r];

r=r+1;

}

}

if（l==-1）//磁头移动到序列的最小号，返回外侧扫描仍未扫描的磁道

{

for（j=r;j

{

cout<

}

sum+=cidao[m-1]-cidao[0];

}

else//磁头移动到序列的最大号，返回内侧扫描仍未扫描的磁道

{

for（j=l;j>=0;j--）

{

cout<

}

sum+=cidao[m-1]-cidao[0];

}

}

ave=（float）（sum）/（float）（m）;

cout<

cout<<"平均寻道长度：

"<

}

/*****************************扫描调度算法*******************************/

voidSCAN（intcidao[],intm）//先要给出当前磁道号和移动臂的移动方向

{

intk=1;

intnow,l,r,d;

inti,j,sum=0;

inta;

charstr[100];

floatave;

cidao=bubble（cidao,m）;//调用冒泡排序算法排序

cout<<"请输入当前的磁道号：

";

D:

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！

"<

gotoD;

}

else

now=trans（str,a）;//输入当前磁道号

if（cidao[m-1]<=now）//若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接由外向内依次给予各请求服务,此情况同最短寻道优先

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=m-1;i>=0;i--）

cout<

sum=now-cidao[0];

}

if（cidao[0]>=now）//若当前磁道号小于请求序列中最小者，则直接由内向外依次给予各请求服务,此情况同最短寻道优先

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=0;i

cout<

sum=cidao[m-1]-now;

}

if（now>cidao[0]&&now

{

while（cidao[k]

{

k++;

}

l=k-1;

r=k;

cout<<"请输入当前移动臂的移动的方向（1表示向外，0表示向内）:

";

cin>>d;

if（d==0）//选择移动臂方向向内，则先向内扫描

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（j=l;j>=0;j--）

{

cout<

}

for（j=r;j

{

cout<

}

sum=now-2*cidao[0]+cidao[m-1];

}

else//选择移动臂方向向外，则先向外扫描

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（j=r;j

{

cout<

}

for（j=l;j>=0;j--）//磁头移动到最大号，则改变方向向内扫描未扫描的磁道

{

cout<

}

sum=-now-cidao[0]+2*cidao[m-1];

}

}

ave=（float）（sum）/（float）（m）;

cout<

cout<<"平均寻道长度：

"<

}

/************************循环扫描调度算法*****************************/

voidCSCAN（intcidao[],intm）

{

intk=1;

intnow,l,r;

inti,j,sum=0;

inta;

charstr[100];

floatave;

cidao=bubble（cidao,m）;//调用冒泡排序算法排序

cout<<"请输入当前的磁道号：

";

E:

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！

"<

gotoE;

}

else

now=trans（str,a）;//输入当前磁道号

if（cidao[m-1]<=now）//若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接将移动臂移动到最小号磁道依次向外给予各请求服务

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=0;i

cout<

sum=now-2*cidao[0]+cidao[m-1];

}

if（cidao[0]>=now）//若当前磁道号小于请求序列中最小者，则直接由内向外依次给予各请求服务,此情况同最短寻道优先

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

for（i=0;i

cout<

sum=cidao[m-1]-now;

}

if（now>cidao[0]&&now

{

cout<<"磁盘扫描序列为：

";

while（cidao[k]

{

k++;

}

l=k-1;

r=k;

for（j=r;j

{

cout<

}

for（j=0;j

{

cout<

}

sum=2*cidao[m-1]+cidao[l]-now-2*cidao[0];

}

ave=（float）（sum）/（float）（m）;

cout<

cout<<"平均寻道长度：

"<

}

voidmain（）

{

inta;

intc;//菜单项

intcidao[maxsize];

inti=0,count;

charstr[100];

cout<<"*****************************磁盘调度算法与实现************************"<

cout<<"\n请输入磁道序列（0结束）：

"<

A:

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！

"<

gotoA;//输入错误，跳转到A，重新输入

}

else

cidao[i]=trans（str,a）;

i++;

while（cidao[i-1]!

=0）

{

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！

"<

else

{

cidao[i]=trans（str,a）;

i++;

}

}

count=i-1;//要访问的磁道数

cout<<"你输入的磁道序列为：

";

for（i=0;i

{

cout<

}

cout<

while

（1）

{

cout<

cout<<"**********************************************"<

cout<<"******系统菜单******"<

cout<<"**********************************************"<

cout<<"******"<

cout<<"**1.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<<"******"<

cout<<"**********************************************"<

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;

}

}

}