磁盘调度算法的实现.docx

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磁盘调度算法的实现

磁盘调度算法的实现

姓名

学号

专业

班级

实验项目

实验三:

磁盘调度算法的实现

课程名称

操作系统

课程代码

0668036

实验时间

2011年11月06日

2011年11月09日

2011年12月13日

2011年12月16日

实验地点

软件实验室7-215

批改意见

成绩

 

教师签字:

【实验环境】Windows操作系统环境下的个人微机

【实验目的】

了解操作系统磁盘调度的基本概念,磁盘调度程序的功能,常用的磁盘调度算法。

【实验要求】

学生应正确地设计有关的数据结构与各个功能模块,画出程序的流程图,编写程序,程序执行结果应正确。

【实验内容】

1)本实验是模拟操作系统的磁盘寻道方式,运用磁盘访问顺序的不同来设计磁盘的调度算法。

2)实现的磁盘调度算法有FCFS,SSTF,SCAN,CSCAN和NStepSCAN算法。

3)设定开始磁道号寻道范围,依据起始扫描磁道号和最大磁道号数,随机产生要进行寻道的磁道号序列。

4)选择磁盘调度算法,显示该算法的磁道访问顺序,计算出移动的磁道总数和平均寻道总数。

按算法的寻道效率进行排序,并对各算法的性能进行分析比较。

【实验原理】

1)FCFS

这是一种最简单的磁盘调度算法。

它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。

2)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,以使每次的寻道时间最短。

3)SCAN

该算法不仅考虑到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,应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外,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。

4)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磁道号构成循环,进行循环扫描。

5)NStepSCAN

N步SCAN算法是将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列,磁盘调度将按FCFS算法依次处理这些子队列。

而每处理一个队列时又是按SCAN算法,对一个队列处理完后,再处理其他队列。

【实验步骤、过程】

1、程序主要流程

(1)手动输入当前的磁道号,该磁道号在0

(2)手动输入要寻找磁道的范围。

(3)主菜单,选择要进行磁道调度算法,此时会随机生成一个在第二步生成磁道范围以内的10个磁道数,由SetDI方法生成,再将生成的随机磁道号以数组形式作为参数被某个算法调用。

2、程序部分代码

1)函数声明及数据定义

#include"stdio.h"

#include"stdlib.h"

#include"iostream.h"

voidCopyL(intSour[],intDist[],intx);//数组Sour复制到数组Dist,复制到x个数

voidSetDI(intDiscL[]);//随机生成磁道数

voidPrint(intPri[],intx);//打印输出数组Pri

voidDelInq(intSour[],intx,inty);//数组Sour把x位置的数删除,并把y前面的数向前移动,y后的数保持不变(即会出现2个y)

voidFCFS(intHan,intDiscL[]);//先来先服务算法(FCFS)voidSSTF(intHan,intDiscL[]);//最短寻道时间优先算法(SSTF)

intSCAN(intHan,intDiscL[],intx,inty);//扫描算法(SCAN)

voidFCFS(intHan,intDiscL[]);//先来先服务算法(FCFS)

voidSSTF(intHan,intDiscL[]);//最短寻道时间优先算法(SSTF)

intSCAN(intHan,intDiscL[],intx,inty);//扫描算法(SCAN)

voidCSCAN(intHan,intDiscL[]);//循环扫描算法(CSCAN)

voidN_Step_SCAN(intHan1,intDiscL[]);//N步扫描算法(NStepScan)

voidPaiXu();//寻道长度由低到高排序

voidPri();

intNAll=0;

intBest[5][2];//用作寻道长度由低到高排序时存放的数组

intLimit=0;//输入寻找的范围磁道数i

intJage;

floatAver=0;

2)随机生成磁道数

//随机生成磁道数

voidSetDI(intDiscL[])

{

inti;

for(i=0;i<=9;i++)

{

DiscL[i]=rand()%Limit;//随机生成10个磁道号

}

printf("\n需要寻找的磁道号:

");

Print(DiscL,9);

//输出随机生成的磁道号

printf("");

}

3)FCFS

//先来先服务算法(FCFS)

voidFCFS(intHan,intDiscL[])

{

intRLine[10];//将随机生成的磁道数数组Discl[]复制给数组RLine[]

inti,k,All,Temp;//Temp是计算移动的磁道距离的临时变量

All=0;//统计全部的磁道数变量

k=9;//限定10个的磁道数

CopyL(DiscL,RLine,9);//复制磁道号到临时数组RLine

printf("\n按照FCFS算法磁道的访问顺序为:

");

All=Han-RLine[0];

for(i=0;i<=9;i++)

{

Temp=RLine[0]-RLine[1];//求出移动磁道数,前一个磁道数减去后一个磁道数得出临时的移动距离

if(Temp<0)Temp=(-Temp);//移动磁道数为负数时,算出相反数作为移动磁道数

printf("%5d",RLine[0]);All=Temp+All;//求全部磁道数的总和

DelInq(RLine,0,k);//每个磁道数向前移动一位

k--;

}

Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移动磁道数

Best[Jage][0]=1;//Best[][0]存放算法的序号为:

1

Jage++;//排序的序号加1

Aver=((float)All)/10;//求平均寻道次数

printf("\n移动磁道数:

<%5d>",All);

printf("\n平均寻道长度:

*%0.2f*",Aver);

}

4)SSTF

//最短寻道时间优先算法(SSTF)

voidSSTF(intHan,intDiscL[])

{

inti,j,k,h,All;

intTemp;//Temp是计算移动的磁道距离的临时变量

intRLine[10];//将随机生成的磁道数数组Discl[]复制给数组RLine[]

intMin;

All=0;//统计全部的磁道数变量

k=9;//限定10个的磁道数

CopyL(DiscL,RLine,9);//复制磁道号到临时数组RLine

printf("\n按照SSTF算法磁道的访问顺序为:

");

for(i=0;i<=9;i++)

{

Min=64000;

for(j=0;j<=k;j++)//内循环寻找与当前磁道号最短寻道的时间的磁道号

{

if(RLine[j]>Han)//如果第一个随机生成的磁道号大于当前的磁道号,执行下一句

Temp=RLine[j]-Han;//求出临时的移动距离

else

Temp=Han-RLine[j];//求出临时的移动距离

if(Temp

{

Min=Temp;//Temp临时值赋予Min

h=j;//把最近当前磁道号的数组下标赋予h

}

}

All=All+Min;//统计一共移动的距离

printf("%5d",RLine[h]);

Han=RLine[h];

DelInq(RLine,h,k);//每个磁道数向前移动一位

k--;

}

Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移动磁道数

Best[Jage][0]=2;//Best[][0]存放算法的序号为:

2

Jage++;//排序序号加1

Aver=((float)All)/10;//求平均寻道次数

printf("\n移动磁道数:

<%5d>",All);

printf("\n平均寻道长度:

*%0.2f*",Aver);

}

5)SCAN

//扫描算法(SCAN)

intSCAN(intHan,intDiscL[],intx,inty)

{

intj,n,k,h,m,All;

intt=0;

intTemp;

intMin;

intRLine[10];//将随机生成的磁道数数组Discl[]复制给数组RLine[]

intOrder;

Order=1;

k=y;

m=2;//控制while语句的执行,即是一定要使当前磁道向内向外都要扫描到

All=0;//统计全部的磁道数变量

CopyL(DiscL,RLine,9);//复制磁道号到临时数组RLine

printf("\n按照SCAN算法磁道的访问顺序为:

");

Min=64000;

for(j=x;j<=y;j++)//寻找与当前磁道号最短寻道的时间的磁道号

{

if(RLine[j]>Han)//如果第一个随机生成的磁道号大于当前的磁道号,执行下一句

Temp=RLine[j]-Han;//求出临时的移动距离

else

Temp=Han-RLine[j];//求出临时的移动距离

if(Temp

{

Min=Temp;//Temp临时值赋予Min

h=j;//把最近当前磁道号的数组下标赋予h

}

}

All=All+Min;

printf("%5d",RLine[h]);

if(RLine[h]>=Han)

{//判断磁道的移动方向,即是由里向外还是由外向里

Order=0;

t=1;

}

Han=RLine[h];

DelInq(RLine,h,k);//每个磁道数向前移动一位

k--;

while(m>0)

{

if(Order==1)//order是判断磁盘扫描的方向标签,order是1的话,磁道向内移动

{

for(j=x;j<=y;j++)

{

h=-1;

Min=64000;

for(n=x;n<=k;n++)//判断离当前磁道最近的磁道号

{

if(RLine[n]<=Han)

{

Temp=Han-RLine[n];

if(Temp

{

Min=Temp;//Temp临时值赋予Min

h=n;//把最近当前磁道号的数组下标赋予h

}

}

}

if(h!

=-1)

{

All=All+Min;//叠加移动距离

printf("%5d",RLine[h]);

Han=RLine[h];//最近的磁道号作为当前磁道

DelInq(RLine,h,k);

k--;

}

}

Order=0;//当完成向内的移动,order赋予0,执行else语句,使磁道向外移动

m--;//向内完成一次,m减一次,保证while循环执行两次

}

else//order是0的话,磁道向外移动

{

for(j=x;j<=y;j++)

{

h=-1;

Min=64000;

for(n=x;n<=k;n++)//判断离当前磁道最近的磁道号

{

if(RLine[n]>=Han)

{

Temp=RLine[n]-Han;

if(Temp

{

Min=Temp;//Temp临时值赋予Min

h=n;//把最近当前磁道号的数组下标赋予h

}

}

}

if(h!

=-1)

{

All=All+Min;//叠加移动距离

printf("%5d",RLine[h]);

Han=RLine[h];//最近的磁道号作为当前磁道

DelInq(RLine,h,k);

k--;

}

}

Order=1;//当完成向外的移动,order赋予1,执行else语句,使磁道向内移动

m--;//向内完成一次,m减一次,保证while循环执行两次

}

}

NAll=NAll+All;

if((y-x)>5)

{

Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移动磁道数

Best[Jage][0]=3;//Best[][0]存放算法的序号为:

3

Jage++;//排序序号加1

Aver=((float)All)/10;//求平均寻道次数

printf("\n移动磁道数:

<%5d>",All);

printf("\n平均寻道长度:

*%0.2f*",Aver);

}

if(t==1)

printf("\n磁道由内向外移动");

else

printf("\n磁道由外向内移动");

return(Han);

}

6)CSCAN

//循环扫描算法(CSCAN)

voidCSCAN(intHan,intDiscL[])

{

intj,h,n,Temp,m,k,All,Last,i;

intRLine[10];//将随机生成的磁道数数组Discl[]复制给数组RLine[]

intMin;

inttmp=0;m=2;k=9;All=0;//统计全部的磁道数变量

Last=Han;

CopyL(DiscL,RLine,9);//复制磁道号到临时数组RLine

printf("\n按照CSCAN算法磁道的访问顺序为:

");

while(k>=0)

{

for(j=0;j<=9;j++)//从当前磁道号开始,由内向外搜索离当前磁道最近的磁道号

{

h=-1;

Min=64000;

for(n=0;n<=k;n++)

{

if(RLine[n]>=Han)

{

Temp=RLine[n]-Han;

if(Temp

{

Min=Temp;

h=n;

}

}

}

if(h!

=-1)

{

All=All+Min;//统计一共移动的距离

printf("%5d",RLine[h]);

Han=RLine[h];

Last=RLine[h];

DelInq(RLine,h,k);

k--;

}

}

if(k>=0)

{

tmp=RLine[0];

for(i=0;i

{

if(tmp>RLine[i])

tmp=RLine[i];

}

Han=tmp;//把最小的磁道号赋给Han

Temp=Last-tmp;//求出最大磁道号和最小磁道号的距离差

All=All+Temp;

}

}

Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移动磁道数

Best[Jage][0]=4;//Best[][0]存放算法的序号为:

4

Jage++;//排序序号加1

Aver=((float)All)/10;//求平均寻道次数

printf("\n移动磁道数:

<%5d>",All);

printf("\n平均寻道长度:

*%0.2f*",Aver);

}

7)NStepSCAN

//N步扫描算法(NStepScan)

voidN_Step_SCAN(intHan1,intDiscL[])

{

inti,m,k;

intRLine1[10];

NAll=0;m=2;k=9;//限定10个磁道数

i=-1;

CopyL(DiscL,RLine1,9);//复制磁道号到临时数组RLine

printf("\n按照N_Step_SCAN算法磁道的访问顺序为:

");

for(m=0;m<2;m++)//由于限定10磁道数,将10个磁道数分为两组,每组5个磁道数,每个组按照SCAN算法执行,该循环循环2次

{

Han1=SCAN(Han1,RLine1,i+1,i+5);

i=i+5;

}

Best[Jage][1]=NAll;//Best[][1]存放移动磁道数

Best[Jage][0]=5;//Best[][0]存放算法的序号为:

5

Aver=((float)NAll)/10;//求平均寻道次数

printf("\n移动磁道数:

<%5d>",NAll);

printf("\n平均寻道长度:

*%0.2f*",Aver);

}

8)按算法的寻道效率进行排序

//寻道长度由低到高排序

voidPaiXu()

{

inti,j,Temp;

for(i=0;i<5;i++)

{

for(j=0;j<4;j++)

{

if(Best[j][1]>Best[j+1][1])//如果前一个算法的移动磁道距离大于后一个移动磁道数,执行下面语句

{

Temp=Best[j+1][1];//从这起下三行执行冒泡法将移动距离大小排序,排完后则执行每个算法的排序

Best[j+1][1]=Best[j][1];

Best[j][1]=Temp;

Temp=Best[j+1][0];//将每个算法的序号用冒泡法排序

Best[j+1][0]=Best[j][0];

Best[j][0]=Temp;

}

}

}

}

9)主函数

intmain()

{

inti;

intDiscLine[10];//声明准备要生成的随机磁道号的数组

intHand;//磁道数

intCon=1;

intn;

while(Con==1)

{

Jage=0;

printf("\n请输入初始的磁道数(0

");

scanf("%d",&Hand);

printf("\n输入寻找的范围:

");

scanf("%d",&Limit);

if(Limit>65536)

{

printf("超出范围!

");

}

else{

printf("╭═══════════════╮\n");

printf("║操作系统课程设计║\n");

printf("╭═════┤磁盘调度算法├═════╮\n");

printf("║║║║\n");

printf("║╰═══════════════╯║\n");

printf(" ║1.先来先服务算法(FCFS)║\n");

printf("║║\n");

printf("║2.最短寻道时间优先算法(SSTF)║\n");

printf("║║\n");

printf("║3.扫描算法(SCAN)║\n");

printf("║║\n");

printf("║4.循环扫描算法(CSCAN)║\n");

printf("║║\n");

printf("║5.N步扫描算法(NStepScan)║\n");

printf("║║\n");

printf("║6.各类算法的比较║\n");

printf("║║\n");

printf("║║\n");

printf("║╭───────────────────────╮║\n");

printf("╰═┤请输入你的选择的算法(输入0离开)├═╯\n");

printf("╰───────────────────────╯\n");

scanf("%d",&n);

if(n==0)

exit(0);

printf("");

switch(n)

{

case1:

SetDI(DiscLine);//随机生成磁道数

FCFS(Hand,DiscLine);//先来先服务算法(FCFS)

break;

case2:

SetDI(DiscLine);//随机生成磁道数

SSTF(Hand,DiscLine);//最短寻道时间优先算法(SSTF)

break;

case3:

SetDI(DiscLine);//随机生成磁道数

S

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