模拟电梯调度算法实现对磁盘的驱动调度.docx
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模拟电梯调度算法实现对磁盘的驱动调度
操作系统实验
（第三次）
一、实验内容
模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。
二、实验目的磁盘是一种高速、大容量、旋转型、可直接存取的存储设备。
它作为计算机系统的辅助存储器，担负着繁重的输入输出任务、在多道程序设计系统中，往往同时会有若干个要求访问磁盘的输入输出请求等待处理。
系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行要求访问磁盘的诸输入输出请求。
这就叫驱动调度，使用的算法称为驱动调度算法。
驱动调度能降低为若干个输入输出请求服务所需的总时间，从而提高系统效率。
本实验要求学生模拟设计一个驱动调度程序，观察驱动调度程序的动态运行过程。
通过实验使学生理解和掌握驱动调度的职能。
三、实验题目
模拟电梯调度算法，对磁盘进行移臂和旋转调度。
［提示］：
（1）磁盘是可供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每时刻只能为一个进程服务。
当有进程在访问某个磁盘时，其他想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。
当有多个进程提出输入输出要求而处于等待状态时，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。
选择访问者的工作由“驱动调度”进程来完成。
由于磁盘与处理器是可以并行工作的、所以当磁盘在作为一个进程服务时，占有处理器的另一进程可以提出使用磁盘的要求，也就是说，系统能动态地接收新的输入输出请求。
为了模拟这种情况，在本实验中设置了一个“接收请求”进程。
“驱动调度”进程和“接收请求”进程能否占有处理器运行，取决于磁盘的结束中断信
号和处理器调度策略。
在实验中可用随机数来模拟确定这两个进程的运行顺序，以代替中断
四、处理和处理器调度选择的过程。
因而，程序的结构可参考图3—1
（2）“接收请求”进程建立一张“请求I/O”表，指出访问磁盘的进程要求访问的物理
地址，表的格式为：
1进程名
柱面号
雄道号
物理记求号
假定某个磁盘组共有200个柱面，由外向里顺序编号（0—199）,每个柱面上有20个磁道，编号为0—19，每个磁道分成8个物理记录，编号0—7。
进程访问磁盘的物理地址可以用键盘输入的方法模拟得到。
图3—2是“接收请求”进程的模拟算法。
在实际的系统中必须把等待访问磁盘的进程排入等待列队，由于本实验模拟驱动调
度，为简单起见，在实验中可免去队列管理部分，故设计程序时可不考虑“进程排入等待队
列”的工作。
（3）“驱动调度”进程的功能是查“请求I/O”表，当有等待访问磁盘的进程时，按电梯调度算法从中选择一个等待访问者，按该进程指定的磁盘物理地址启动磁盘为其服务。
对移动臂磁盘来说，驱动调度分移臂调度和旋转调度。
电梯调度算法的调度策略是与
移动臂的移动方向和移动臂的当前位子有关的，所以每次启动磁盘时都应登记移动臂方向和当前位子。
电梯调度算法是一种简单而实用的驱动调度方法，这种调度策略总是优先选择与当前柱面号相同的访问请求，从这些请求中再选择一个能使旋转距离最短的等待访问者。
如果没有与当前柱面号相同的访问请求，则根据移臂方向来选择，每次总是沿臂移动方向选择一个与当前柱面号最近的访问请求，若沿这个方向没有访问请求时，就改变臂的移动方向。
这种调度策略能使移动臂的移动频率极小，从而提高系统效率。
用电梯调度算法实现驱动调度的模拟算法如图3－3。
（4）图3－1中的初始化工作包括，初始化“请求I/O”表，置当前移臂方向为里移；
置当前位置为0号柱面，0号物理记录。
程序运行前可假定“请求I/O”表中已经有如干个进程等待访问磁盘。
在模拟实验中，当选中一个进程可以访问磁盘时，并不实际地启动磁盘，而用显示：
“请求I/O”表；当前移臂方向；当前柱面号，物理记录号来代替图3－3中的“启动磁盘”这
项工作。
®3-3电梯训哎樓扣算住
（1）程序中使用的数据结构及其说明。
（2）constintPCB=100;ylinder!
=NULLi++）
（4）
}
（5）
cout<（6）
returni;
（7）}
（8）voidaccept。
name>>pcbs[pcbs_num].Cylinder>>pcbs[pcbs_num].Track>>
pcbs[pcbs_num].Record;
（9）
pcbs_num++;
（10）}
（11）intCylinder_e（）ylinder==
（12）
returni;
（13）
}
（14）
return0;
（15）}
（16）intCylinder_near（intcylinder,intrecord）ylinder==cylinder）
（17）
{
（18）
a=pcbs[i].Record-record;
（19）
if（a<0）{a=a+8;}
（20）
if（a（21）
{
（22）
t=a;k=i;
（23）
}
（24）
}
（25）
}
（26）
returnk;
cylinder））
（28）intCylinder_max（intcylinder）ylinder-
cylinder）
（29）
{
（30）
t=abs（pcbs[i].Cylinder-
cylinder）;
（31）
}
（32）
}
num=cylinder+t;ylinder
==num&&pcbs[i].Record（33）
{
（34）
t=pcbs[i].Record;a=i;
（35）
}
（36）
}
（37）
returna;
（38）
}
（39）
intCylinder_max1（intcylinder）
（40）
{
（41）
intt=199,i,b=0,c=0;
（42）
for（i=0;i（43）
{
（44）
if（（abs（pcbs[i].Cylinder
-cylinder））>b&&pcbs[i].Cylinder
>cylinder）
（45）
{
（46）
b=abs（pcbs[i].Cylinder-
cylinder）;
（47）
}
（48）
}
（49）
returnb;
（50）
}
（51）
intCylinder_min（intcylinder）ylinder-cylinder））cylinder）
（53）
t=abs（pcbs[i].Cylinder-
cylinder）;
（54）
}
（55）
}
（56）
num
=cylinder-t;t=8;ylinder==
num&&pcbs[i].Record（57）
{
（58）
t=pcbs[i].Record;a=i;
（59）
}
（60）
}
（61）
returna;name<''）<setfill（''）<''）<endl;
（62）
}
（63）}
（64）voidprint_scan（boolx）
（65）{
（66）
cout
<<"选中的：
"<<<"进程名"<<"柱面号"
<<"
磁道号"<<
"物理记录号
"<<
"方向"<''）<setfill（
''）
<<<
setfill（''）<setfill（''）<<<<<
setfill（'
'）<x<（67）}
（68）int
SCAN（）ylinder==ylinderv
（69）
{
（70）
way=0;
（71）
}
（72）
elseway=1;
（74）else
（75）{
（76）if（way==1）|
（77）{
（78）scan=Cylinder_max;//选择比当前柱面号大的请求中物理块号最小
的
（79）
scan1=Cylinder_max1;
（80）
if（scan==scan1）
（81）
{
（82）
北的
scan=Cylinder_min;
（83）
way=0;
（84）
}
（85）
}
（86）
else
（87）
{
（88）
scan=Cylinder_min;
（89）
if（scan==0）
（90）
{
（91）
scan=Cylinder_max;
（92）
way=1;
（93）
口冃号最
//选择比当前柱面号小的请求中物理块
（95）
}a=pcbs[scan];
（97）
print_scan（way）;
//打印
（98）
return1;
（99）
}
（100）
}
（101）
voidwork（）//初始化
（102）
{
（103）
floatn;chary='y';while（y=='y'||y=='Y'）
（104）
{
（105）
cout<<"输入在［0,1］区间内的一个随机数"<（106）
cin>>n;
（107）
if（n>
（108）
{
（109）
SCAN（）;//驱动调度
（110）
}
（111）
else
（112）
{
（113）
accept。
；//接受请求
（114）
}
（115）
cout<<"继续？
（y/n）"<（116）
cin>>y;
（117）
}
（118）
}
（119）
voidmain（）
（120）
{
（121）
work（）;
（4）打印驱动调度进程每次选择访问请求前的“请求
I/O”表以及每次选中的进程名、
访问的柱面号、物理记录号和当前移臂方向（用up代表里移，down代表外移
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