操作系统磁盘调度实验报告

操作系统实验报告

课程名称操作系统实验名称磁盘调度成绩

学生姓名作业君专业软件工程班级、学号

同组者姓名实验日期2020

一、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。它作为计算机系统的辅助存储器，担负着繁重的输入输出工作，在现代计算机系统中往往同时会有若干个要求访问磁盘的输入输出要求。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。通过实验来理解和掌握磁盘调度的职能。

二、实验内容与要求

实验内容：

分别模拟如下磁盘调度算法，对磁盘进行移臂操作：

●先来先服务算法

●最短寻道优先算法

实验要求：

1、假设磁盘只有一个盘面，并且磁盘是可移动头磁盘。

2、磁盘是可供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。当有

进程在访问某个磁盘时，其它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请求而处于等待状态时，可用磁盘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。为此设置“驱动调度”进程。

3、由于磁盘与处理器是并行工作的，所以当磁盘在为一个进程服务时，占有处理器的其它

进程可以提出使用磁盘（这里我们只要求访问磁道），即动态申请访问磁道，为此设置“接受请求”进程。

4、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，参考程序

流程图。

5、“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：

6、磁盘调度的功能是查“请求I/O”表，当有等待访问的进程时，按磁盘调度算法从中选

择一个等待访问的进程，按其指定的要求访问磁道。流程图中的“初始化”工作包括：初始化“请求I/O”表，设置当前移臂方向；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。

三、算法描述（含数据结构定义）或流程图

四、实验过程

#include

using namespace std;

#include

#include

typedef struct node

{

int data;

struct node *next;

}Node;

int main()

{

void fcfs(Node *,int,int);//声明先来先服务函数FCFS

void sstf(Node *,int,int);//声明最短寻道时间优先函数SSTF

void print(Node *); //输出链表函数

Node *head,*p,*q; //建立一个链表

int it,c=0,f,s; //c为链表长度,f是开始的磁道号,s是选择哪个算法

head=(Node *)malloc(sizeof(Node));

head->next=NULL;

q=head;

cout<<" /**************磁盘调度算法***************/"<

cout<

cout<<"新建一个单链表,以0作为结束标志:";

cin>>it;

while(it!=0)

{

p=(Node *)malloc(sizeof(Node));

p->next=NULL;

p->data=it;

q->next=p;

q=p;

cin>>it;

c++;

}

cout<<"从几号磁道开始:";

cin>>f; //f为磁道号

print(head);

cout<<"链表长度为:"<

cout<<"1、先来先服务算法FCFS"<

cout<<"2、最短寻道时间优先算法SSTF"<

cout<<"3、电梯调度算法(扫描算法SCAN)"<

cout<<"0、退出"<

cout<<"请选择:";

cin>>s;

while(s!=0)

{

switch(s)

{

case 1:cout<<"你选择了:先来先服务算法FCFS"<

fcfs( head,c,f);

break;

case 2:cout<<"你选择了:最短寻道时间优先算法SSTF"<

sstf( head,c,f);

break;

}

cout<<"退出请选0,继续请选1,2:";

cin>>s;

}

}

/***********************************************************/

void fcfs(Node *head,int c,int f)//先来先服务算法

{

void print(Node *);

Node *l;//*m,*n;

float num=0; //num为平均寻道长度

l=head->next;

for(int i=0;i

{

num+=abs(l->data-f);

f=l->data;

l=l->next;

}

num=num/c;

cout<<"先来先服务的寻道顺序是:"<

print(head);

cout<<"平均寻道长度:"<

}

/*****************************************************************/ void sstf(Node *head,int c,int f)//最短寻道时间优先算法

{

void print(Node *);

Node *p,*q,*r,*s,*l,*m;

l=(Node *)malloc(sizeof(Node));

l->next=NULL;

m=l;

q=head;

p=head->next;

s=head;

r=head->next;

float num=0;

for(int i=0;i

{

int min=abs(f-r->data);

for(int j=0;j

{

p=p->next;

q=q->next;

if(abs(f-p->data))

{

min=abs(f-p->data);

r=p;

s=q;

}

}

num+=abs(f-r->data);

f=r->data;

s->next=r->next;

r->next=NULL;

m->next=r;

m=r;

q=head;

p=head->next;

s=head;

r=head->next;

}

num=num/c;

cout<<"最短寻道时间优先顺序是:"<

print(l);

cout<<"平均寻道长度:"<

}

/*****************************************************/ void print(Node *head) //输出链表

{

Node *p;

p=head->next;

cout<<"单链表显示:";

if(p==NULL)

{

cout<<"单链表为空:";

}

else if(p->next==NULL)

{

cout<data;

}

else

{

while(p->next!=NULL)

{

cout<data<<"->";

p=p->next;

}

cout<data<

}

}

1.假设磁盘访问序列：89，138，73，122，41，142，56，76，

读写头起始位置：95

分别按照下列调度算法安排磁头服务序列，并计算寻道距离。

先来先服务

最短寻道时间优先

电梯算法

2. 比较三种磁盘调度算法的特点，并用实验数据进行说明。

（1）先来先服务算法

特点：

1.有利于长作业（进程）而不利于短作业（进程）

2.有利于CPU繁忙型作业（进程）而不利于I/O繁忙型作业（进程）

算法思想:最简单的调度算法，既可以用于作业调度，也可以用于程序调度，当作业调度中采用该算法时，系统将按照作业到达的先后次序来进行调度，优先从后备队列中，选择一个或多个位于队列头部的作业，把他们调入内存，分配所需资源、创建进程，然后放入“就绪队列”,直到该进程运行到完成或发生某事件堵塞后，进程调度程序才将处理机分配给其他进程。

（2）最短寻找时间优先算法

特点：

1.优点：简单，公平。

2.缺点：效率不高，相邻两次请求可能会造成最内到最外的柱面寻道，使磁头反复移动，增加了服务时间，对机械也不利。

算法思想:按访问请求到达的先后次序服务。

（3）扫描算法(又称电梯算法)

SCAN算法在磁头当前移动方向上选择与当前磁头所在磁道距离最近的请求作为下一次服务的对象。由于磁头移动规律与电梯运行相似，故又称为电梯调度算法。SCAN算法对最近扫描过的区域不公平，因此，它在访问局部性方面不如FCFS算法和SSTF算法好。

算法思想:当设备无访问请求时，磁头不动;当有访问请求时，磁头按一个方向移动，在移动过程中对遇到的访问请求进行服务，然后判断该方向上是否还有访问请求，如果有则继续扫描;否则改变移动方向，并为经过的访问请求服务，如此反复。

3. 选择一个磁盘调度算法，详细地描述其程序的实现过程。

扫描算法（SCAN）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。当磁头正在由里向外移动时，SCAN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。这样由里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向，由外向里移动。这时，同样也是每次选择在当前磁道之内，且距离最近的进程来调度。

六、实验总结

经过这次实验，我也更加确切的区分了扫描算法与先来先服务算法以及最短寻找时间优先算法的区别！