操作系统磁盘调度算法实验报告

1、目录目录11 .课程设计目的01.1 编写目的02 .课程设计内容02.1 设计内容01.1 模块调用关系图14. 测试数据和结果55. 参考文献 66. 总结61 .课程设计目的1.1 编写目的本课程设计的目的是通过磁盘调度算法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。2 .课程设计内容2.1 设计内容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

2、扫 描算法（CSCAN ）。1、先来先服务算法（FCFS这是一种比较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。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次 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。此算法由于 未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低 设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响 应时间的变化幅度较小。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，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但 却不能保证平均寻道时间最短。其缺

3、点是对用户的服务请求的响应机会不 是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可 预期。3、扫描算法（SCAN扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的 是磁头的当前移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，扫描算法所 选择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，直到再无更外的磁道需要访问才将磁臂换 向，自外向里移动。这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，即其要 访问的磁道，在当前磁道之内，从而避免了饥饿现象的出现。由于这种算 法中磁头移动的

4、规律颇似电梯的运行，故又称为电梯调度算法。此算法基 本上克服了最短寻道时间优先算法的服务集中于中间磁道和响应时间变化 比较大的缺点，而具有最短寻道时间优先算法的优点即吞吐量较大，平均 响应时间较小，但由于是摆动式的扫描方法，两侧磁道被访问的频率仍低 于中间磁道。4、循环扫描算法（CSCAN循环扫描算法是对扫描算法的改进。如果对磁道的访问请求是均匀分 布的，当磁头到达磁盘的一端，并反向运动时落在磁头之后的访问请求相 对较少。这是由于这些磁道刚被处理，而磁盘另一端的请求密度相当高， 且这些访问请求等待的时间较长，为了解决这种情况，循环扫描算法规定 磁头单向移动。例如，只自里向外移动，当磁头移到最外

5、的被访问磁道时, 磁头立即返回到最里的欲访磁道，即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成 循环，进行扫描。3.模块流程图3.1 模块调用关系图磁盘调度模拟系统3.2 模块程序流程图FCFS算法（先来先服务）流程图开始输入磁道号按输入顺序将磁道序列输出求平均寻道长度输出移动的平均磁道数SSTF （最短寻道时间优先算法） 算法流程图：开始SCAN算法（扫描算法）流程图:开始CSCAN算法（循环扫描算法）流程图:结束开始4.测试数据和结果输入磁道序列号：25 160 78 65 100 62 16 53 45选择算法1,平均寻道长度46.4444;选择算法2,平均寻道长度为16.6667;选择算法3,磁臂

6、移动方向为由外向内，平均寻道长度为16.4444选择算法3,磁臂移动方向为由内向外，平均寻道长度为31.5556;选择算法4,平均寻道长度为 31.4444西安电子科技大学出版社 西安电子科技大学出版社 清华大学出版社清华出版社机械工业出版社5 .参考文献计算机操作系统（修订版） 汤子瀛操作系统教程方敏编操作系统实用教程（第二版）任爱华操作系统原理与实践教程？周湘贞程序设计基础教程陈家骏6 .总结通过这次试验，我们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

7、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！附：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<iostream.h> #include<math.h>#define maxsize

8、1000/*判断输入数据是否有效*/int decide(char str)判断输入数据是否有效int i=0;while(stri!='0')if(stri<'0'|stri>'9')return 0; break;i+;return i;/*将字符串转换成数字*/int trans(char str口,int a)将字符串转换成数字int i;int sum=0;for(i=0;i<a;i+)sum=sum+(int)(stri-'0')*pow(10,a-i-1);return sum;/*冒泡排序算法 *

9、/int *bubble(int cidao,int m) int i,j；int temp;for(i=0;i<m;i+) for(j=i+1;j<m;j+)使用冒泡法按从小到大顺序排列if(cidaoi>cidaoj) temp=cidaoi;cidaoi=cidaoj;cidaoj=temp;cout<<"排序后的磁盘序列为:II.for( i=0;i<m;i+) 输出排序结果cout<<cidaoi<<""cout<<endl;return cidao; /*先来先服务调度算法*/vo

10、id FCFS(int cidao口,int m)/磁道号数组，个数为 mint now;/当前磁道号int sum=0;总寻道长度int j,i;int a;char str100;float ave;平均寻道长度cout<<"磁盘请求序列为："for( i=0;i<m;i+)按先来先服务的策略输出磁盘请求序列cout<<cidaoi<<""cout<<endl;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=dec

11、ide(str);if(a=0)cout<<"输入数据的类型错误，请重新输入！"<<endl;goto B;elsenow=trans(str,a);输入当前磁道号sum+=abs(cidao0-now);cout<<"磁盘扫描序列为："for( i=0;i<m;i+)输出磁盘扫描序列cout<<cidaoi<<"" for(i=0,j=1;j<m;i+,j+)求平均寻道长度sum+=abs(cidaoj-cidaoi); ave=(float)(sum)/(fl

12、oat)(m); cout<<endl; cout<<"平均寻道长度："<<ave<<endl;/*最短寻道时间优先调度算法*/ void SSTF(int cidao口,int m) int k=1;int now,l,r;int i,j,sum=0;int a;char str100;float ave;cidao=bubble(cidao,m);调用冒泡排序算法排序cout<<"请输入当前白磁道号："C: cin>>str;/对输入数据进行有效性判断a=decide(str);

13、if(a=0)cout<<"输入数据的类型错误，请重新输入！"<<endl;goto C;else now=trans(str,a);输入当前磁道号if(cidaom-1<=now)若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接II.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<<cidaoi<<""sum=now-cidao0;if(cidao0>=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

14、各请求服务cout<<"磁盘扫描序列为："for(i=0;i<m;i+) cout<<cidaoi<<""sum=cidaom-1-now;if(now>cidao0&&now<cidaom-1)若当前磁道号大于请求序列中最小者且小于最大者cout<<"磁盘扫描序列为："while(cidaok<now)确定当前磁道在已排的序列中的位置，后面的算法都用到了，可以直接复制后少量修改，节省时间。k+;l=k-1;r=k;while(l>=0)&a

15、mp;&(r<m)当前磁道在请求序列范围内if(now-cidaol)<=(cidaor-now)/ 选择与当前磁道最近的请求给予服务cout<<cidaol<<"" sum+=now-cidaol; now=cidaol;l=l-1; else cout<<cidaor<<""sum+=cidaor-now;now=cidaor;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<m;j+)cout<<cidaoj<

16、;<""sum+=cidaom-1-cidao0;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<<cidaoj<<""sum+=cidaom-1-cidao0;ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均寻道长度："<<ave<<endl;尸*扫描调度算法 */void SCAN(int cidao口,int m)先要给出当前磁道号和移动臂的移动方

17、向int k=1;int now,l,r,d;int i,j,sum=0;int a;char str100;float ave;cidao=bubble(cidao,m);调用冒泡排序算法排序cout<<"请输入当前白磁道号："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！"<<endl;goto D;elsenow=trans(str,a);输入当前磁道号if(cidaom-1<=now)/若当前磁道号大于

18、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<<cidaoi<<""sum=now-cidao0;if(cidao0>=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<m;i+)cout<<cidaoi<<""sum=cidaom

19、-1-now;if(now>cidao0&&now<cidaom-1) 若当前磁道号大于请求序列中最小者且小于最大者while(cidaok<now)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n.cout<<"磁盘扫描序列为：for(j=l;j>=0;j-) cout<<cidaoj卜<”" 输出向内扫描的序列for(j=r;j<m;j+)

20、 /W头移动到最小号，则改变方向向外扫描未扫描的磁道 cout<<cidaoj卜<”"输出向外扫描的序列sum=now-2*cidao0+cidaom-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<m;j+) cout<<cidaoj<<""输出向外扫描的序列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<<cidaoj<<""sum=-no

21、w-cidao0+2*cidaom-1;ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均寻道长度："<<ave<<endl;描 调度 算 法/* */ void CSCAN(int cidao,int m) int k=1;int now,l,r;int i,j,sum=0;int a;char str100;float ave;cidao=bubble(cidao,m); 调用冒泡排序算法排序 cout<<"请输入当前白磁道号："E: cin&g

22、t;>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！"<<endl;goto E； elsenow=trans(str,a);输入当前磁道号if(cidaom-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<m;i+) cout<<cidaoi<<""sum=now-2*cid

23、ao0+cidaom-1;if(cidao0>=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<m;i+) cout<<cidaoi<<""sum=cidaom-1-now;if(now>cidao0&&now<cidaom-1)若当前磁道号大于请求序列中最小者且小于最大者cout<<"磁盘扫描序列为："while(cidaok<now)

24、单向反复地从内向外扫描k+;l=k-1;r=k;for(j=r;j<m；j+)cout<<cidaoj<<""输出从当前磁道向外扫描的序列for(j=0;j<r;j+)当扫描完最大号磁道，磁头直接移动到最小号磁道，再向外扫描未扫描的磁道cout<<cidaoj<<""sum=2*cidaom-1+cidaol-now-2*cidao0;ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均寻道长度："<&

25、lt;ave<<endl;void main()int a;int c;/菜单项int cidaomaxsize;int i=0,count;char str100;cout<<"请输入磁道序列(0结束)："<<endl;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！"<<endl;goto A;输入错误，跳转到 A,重新输入elsecidaoi=trans(str,a);i+；while(ci

26、daoi-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，请重新车入！"<<endl;else(cidaoi=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<count;i+)(cout<<cidaoi<<""输出磁道序列cout<<endl;while(1)(cout<<endl;cout<<"*"<<endl;cout<<"*系统菜单*"<<endl;cout<<"*"<<endl;cout<<"*"<<endl;cout<<"*1.先来先服务*"&