⑧仿真模拟磁盘调度过程。要求给出响应任意给定的一组磁盘请求序列时磁头移动的过程，即能统计和报告出“最短寻找时间优先算法”下磁头响应请求的顺序、移臂的总量和掉头的次数，调度算法从先来先服务、最短寻道时间优先以及SACN算法中任选两个，并进行性能比较。
青岛农业大学
理学与信息科学学院
操作系统课程设计报告
设计题目磁盘调度的仿真模拟
学生专业班级计算机科学与技术10级01班
学生姓名（学号）韩琦（20102769）
设计小组其他同学姓名（学号）赵玺（20102990）
李帅（20102797）
指导教师王艳春
完成时间 2013年6月26日
实习（设计）地点信息楼139
2013年6月26日
一、课程设计目的和任务
操作系统的理论只有通过操作系统的实际操作和编程才能有真正的理解和
掌握，没有实践操作系统的操作和编程，学习操作系统就是纸上谈兵。操作系统课程设计是在学习完《操作系统》课程后进行的一次全面的综合实习，是计算机科学与技术专业的重要实践性教学环节。通过课程设计，达到如下目的：
1、巩固和加深对操作系统原理的理解，提高综合运用本课程所学知识的能力。
2、培养学生选用参考书，查阅手册及文献资料的能力；培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。
3、通过实际操作系统的分析设计、编程调试，掌握系统软件的分析方法和工程设计方法。
4、能够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果、正确绘制系统和程序框图。
5、通过课程设计，培养学生严谨的科学态度，严肃认真的工作作风和团队协作精神。
二、分析与设计
1．分析设计思路
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）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。
2. 概要设计
3．详细设计
三、系统实施
1. 遇到的主要问题
实验要求求出磁头响应请求的顺序、移臂的总量和掉头的次数。磁头响应的顺序和移臂的总量根据磁盘调度的整体设计思想我们并没有遇到什么问题，但是在掉头次数上遇到了少许问题。开始我们想到两个磁道的差值如果变好的话，就说明磁头变向了。用到了x,y两个向量表示两个相邻的磁道差。如何比较显示他们变号，我们用到了循环。虽然想起来很简单但是执行起来很复杂。最后我们终于想出了，可以根据x，y的乘积是否小于零，来判断是否变号，于是问题迎刃而解。但是在SCAN算法，我们想到这种电梯算法就有两种可能，0或1。于是我
们相出只要初始磁道大于或小于所有的磁道号，就不转向，反之则转向一次。
2. 系统运行的结果
1）输入磁道总数以及磁道的编号，最后为初始磁道
这里数据为 5； 11 21 12 22 13 ；5
2）选择磁盘调度算法
如果为FCFS
输出访问顺序 11 21 12 22 13 平均寻道长度8.800000
移臂的总量 44
掉头次数 4
如果为SCAN 且移动臂由里向外
输出访问顺序 11 12 13 21 22 平均寻道长度3.400000
移臂的总量 17
掉头次数 0
如果为SCAN 且移动臂由外向里
输出访问顺序 11 12 13 21 22 平均寻道长度3.400000
移臂的总量 17
掉头次数 0
四、程序清单
#include
#include
void FCFS(int b[],int n,int init) //先来先服务 init 指针
{
int i,s,sum; //sum是移臂的总量，i是磁盘编号
int a[20]; //定义一个20的数组
int x,y,z; //求调头的次数的相关变量
int k=0; // k的初值为0，即默认的掉头数为0.
for(i=0;i a[i]=b[i]; //将b[i]的值赋值给a[i] s=init; //init为初始的磁头位置 sum=0; //移臂总量设初值为0 for(i=0;i { printf("第%d次访问的磁道:%d\n",i+1,a[i]); sum+=abs(s-a[i]); //递归求和 x=s-a[i]; //x为两个磁道的差值 s=a[i]; //把当前a[i]的值给s y=a[i]-a[i+1]; //y为另外两个磁道的差值 z=x*y; //两个磁道差值相乘，由是否变号判断是否转向 if (z<0) //z<0，表示转向 k=k+1; //递归求出调头的次数 } printf("平均寻道长度:%f\n",sum*1.0/n); //输出平均寻道长度 printf("移臂的总量:%d\n", sum); //输出移臂总量 printf("调头的次数:%d\n", k); //输出掉头次数} void SCAN1(int b[],int n,int k) //扫描算法，k为初始的磁道{ int i,j,s,l,sum=0,p,biaoji; //i、j均为磁盘编号， int z=0; //定义掉头数z为0 int a[20]; for(i=0;i a[i]=b[i]; //将b[i]的值赋值给a[i] for(i=0;i<1;i++) //循环磁道，以i为编号 { for(j=0;j { if((a[i]-k)*(a[j]-k)<0) //当存在小于K并且也存在大于K 的磁道时，磁头掉头数1 { z=1; } } } for(i=n-1;i>=0;i--) //通过循环把小于k的磁道排序输出 { biaoji=0; for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]-k<0) //找出比K小的磁道 { biaoji=1; //标记定为1 p=j; //保留此时j的值，给p break; } if(biaoji==1) //找出小于K的且更接近的磁道 { s=a[p]; //把上述循环中找到的第一个小于K的磁道给s for(j=0;j<=i;j++) if(a[j] { s=a[j]; //把循环找到的这个值给s p=j; //把此时的磁盘编号j给p } a[p]=a[i]; //把以访问的磁道用末尾的磁道替代 printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s); //通过上述循环可以把小于K的磁道从大到小输出 sum+=k-s; k=s; //改变当前指针所指向的磁道 } else //否则通过循环把大于K的磁道排序输出 { s=a[0]; //当前指针指向序列中第一个磁道 for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]-k<=s-k) //通过循环把大于K的磁道按从小到大的顺序输出 { s=a[j]; p=j; } a[p]=a[i]; //同上 printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s); sum+=abs(k-s); k=s; //改变指针的指向 } } printf("平均寻道长度:%f\n",sum*1.0/n); printf("移臂的总量:%d\n", sum); printf("调头的次数:%d\n", z); } void SCAN2(int b[],int n,int k)//扫描算法，k为初始的磁道 { int i,j,s,sum=0,p,biaoji;//i、j均为磁盘编号 int z=0;//定义掉头数z为0 int a[20]; for(i=0;i a[i]=b[i];//将b[i]的值赋值给a[i] for(i=0;i<1;i++) //循环磁道，以i为编号 { for(j=0;j { if((a[i]-k)*(a[j]-k)<0)//当存在小于K并且也存在大于K的磁道时，磁头掉头数+1 { z= 1; } } } for(i=n-1;i>=0;i--)//通过循环把大于k的磁道排序输出 { biaoji=0; for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]-k>0)//找出比K大的磁道 { biaoji=1;//标记定为1 p=j;//保留此时j的值，给p break; } if(biaoji==1) { s=a[p];//把上述循环中找到的第一个大于K的磁道给s for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]>k&&a[j]-k { s=a[j];//把循环找到的这个值给s p=j;//把此时的磁盘编号j给p } a[p]=a[i];//把以访问的磁道用末尾的磁道替代 printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s); sum+=s-k; k=s;//改变指针的指向 } else { s=a[0]; for(j=0;j<=i;j++) if(k-a[j]<=k-s) { s=a[j]; p=j; } a[p]=a[i]; printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s);//输出 sum+=abs(k-s); k=s; } } printf("平均寻道长度:%f\n",sum*1.0/n);//输出 printf("移臂的总量:%d\n", sum); printf("调头的次数:%d\n", z); } void main() //main函数 { int a[20]; int i,n,k,k1,init; //定义初始磁道init printf("请输入需要访问的磁道总数：");//键盘输入磁道总数：n scanf("%d",&n); for(i=0;i { printf("需要访问的磁道%d:",i+1); scanf("%d",&a[i]); } printf("请输入指针所在磁道:"); // 键盘输入初始磁道 scanf("%d",&init); k=1; //k=1.才能使while工作 while(k)//case 选择磁盘调度算法 { printf("*********************************************\n"); printf(" 磁盘调度算法 \n"); printf("1.先来先服务(FCFS) \n"); printf("2.扫描算法 (SCAN) \n"); printf("*********************************************\n"); printf("请在下面输入您的选择:"); scanf("%d",&k); switch(k) { case 1:FCFS(a,n,init);break; //调用先来先服务算法 case 2:k1=1; //赋初值已完成下面的循环 while(k1)//case 选择初始的移臂方向 { printf("*************扫描算法**************\n"); printf("1.移动臂由里向外 2.移动臂由外向里\n"); printf("0.返回上一层 \n"); printf("***********************************\n"); printf("请在下面输入您的选择:"); scanf("%d",&k1); switch(k1) { case 1:SCAN1(a,n,init);break; case 2:SCAN2(a,n,init);break; } } } } } 五、总结与体会 通过本次实习，我们又重新翻阅了课本，查看了关于磁盘调度以及它的四种算法的相关内容，使我对于磁盘调度算法和原理有了更深刻的理解。对于理论在实践中的应用也有一定的了解。 这次磁盘调度模拟系统设计要求包含两种算法，我们通过商量最后选择了先来先服务（FCFS）算法和扫描（SCAN）算法，其中扫描算法分为自里向外和自外向里两种扫描方式。 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。磁盘是可供多个进程共享的设备，当有多个进程都要求访问磁盘是，应采用一种最佳调度算法，以使各种进程对磁盘的平均访问时间最小。由于在访问磁盘的时间中，主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标，是使磁盘的平均寻道时间最少。所以我们就决定用他们的平均寻道时间来判断性能高低。 平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数（n），即： L=（M1+M2+……+Mi+……+Mn）/n 其中Mi是为所需访问的磁道号所需移动的磁道数。 在本次实习中，我们选得课题并不是很难。最后完成的内容也并不是很复杂，但是程序也不够完善和严谨，界面也很粗糙。但是我们仍觉得设计的过程是相当重要的，从中我学到了很多，收获了很多，无论在理论上还是实践中，都得到不少的提高，这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助。我觉得实习反映的是一个从理论到实际应用的过程，但是更远一点可以联系到以后毕业之后从学校转到踏上社会的一个过程。我觉得作为一名计算机专业的学生，这次实习是很有意义的。 六、参考文献 [1] 汤子瀛.计算机操作系统（修订版）.西安电子科技大学出版社,2001 [2]百度百科. https://www.doczj.com/doc/c31799458.html,/view/6425197.htm. [3]百度文库. https://www.doczj.com/doc/c31799458.html, [4]敏编.《操作系统教程》.西安电子科技大学出版社 [5]周湘贞、曾宪权.《操作系统原理与实践教程》.清华大学出版社 课程设计成绩评定表 某某大学 课程设计报告课程名称：操作系统 设计题目：模拟磁盘调度算法 系别：计算机系 专业：计算机科学与技术 组别： 学生: 学号: 起止日期: 指导教师: 目录 第一章需求分析 (1) 1.1课程设计的简介 (1) 1.2课程设计的目的 (1) 1.3磁盘调度主要思想 (1) 1.4课程设计容 (2) 第二章概要设计 (3) 2.1设计思想 (3) 2.2 数据结构 (3) 2.3模块调用关系图 (3) 2.4子模块程序流程图 (5) 第三章详细设计 (6) 3.1模块划分 (6) 第四章代码测试 (9) 4.1先来先服务 (9) 4.1最短寻道时间优先 (11) 4.1扫描算法 (12) 第五章心得体会 (13) 第六章致 (13) 参考文献 (1) 附源代码 (2) 第一章需求分析 1.1课程设计的简介 这是一个用VC++6.0为工具、C++为编程语言而实现模拟先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）的一个磁盘调度程序。该程序设计系统主界面可以灵活选择某种算法并算出磁头移动的总磁道数以及平均磁道数。 1.2课程设计的目的 本课程设计的目的是通过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（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）等磁盘调度算法的理解。 1.3磁盘调度主要思想 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。 平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数（N），即： L=（M1+M2+……+Mi+……+MN）/N。其中Mi为所需访问的磁道号所需移动的磁道数。 启动磁盘执行输入输出操作时，要把移动臂移动到指定的柱面，再等待指定扇区的旋转到磁头位置下，然后让指定的磁头进行读写，完成信息传送。因此，执行一次输入输出所花的时间有： 《操作系统原理》 课程设计报告书 题目：磁盘调度 专业：网络工程 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 目录 第一章课程设计目的 (1) 1.1编写目的 (1) 第二章课程设计内容 (2) 2.1设计内容 (2) 2.1.1、先来先服务算法（FCFS） (2) 2.1.2、最短寻道时间优先算法（SSTF） (2) 2.1.3、扫描算法（SCAN） (3) 2.1.4、循环扫描算法（CSCAN） (3) 第三章系统概要设计 (4) 3.1模块调度关系图 (4) 3.2模块程序流程图 (4) 3.2.1 FCFS算法 (5) 3.2.2 SSTF算法 (6) 3.2.3 SCAN算法 (7) 3.2.4 CSCAN算法 (8) 第四章程序实现 (9) 4.1 主函数的代码实现 (9) 4.2.FCFS算法的代码实现 (11) 4.3 SSTF算法的代码实现 (13) 4.4 SCAN算法的代码实现 (15) 4.5 CSCAN算法的代码实现 (17) 第五章测试数据和结果 (20) 第六章总结 (23) 第一章课程设计目的 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 1 第二章课程设计内容 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）、循环扫描算法（CSCAN）。 2.1.1、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。 2.1.2、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。 2 实验一模拟实现进程调度算法(4学时) ①、实验目的 a、进程调度是处理机管理的核心内容。观察、体会操作系统的进程调度方法，并通过一个简单的进程调度模拟程序的实现，加深对进程控制块、进程队列、进程调度算法，进程切换的理解，并体会和了解各种调度算法的具体实施办法。 b、提高实际动手编程能力，为日后从事软件开发工作打下坚实基础。 ②、实验内容 a、设计进程控制块PCB表结构，模拟实现进程调度算法：FIFO，静态优先级调度，时间片轮转调度，短进程优先调度算法，多级反馈队列调度。（实现静态优先级调度算法、短进程优先调度算法）。 b、编写一个进程调度程序模拟程序。模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。 c、由用户输入（可通过文件输入）进程名、进程状态、进程运行时间和进程优先级等数据。 ③、实验要求 a、使用模块化设计思想来设计。 b、给出主函数和各个算法函数的流程图。 c、学生可按照自身条件，随意选择采用的算法，（例如：采用冒泡法编写程序，实现短进程优先调度的算法）。 d、进程调度程序模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。 ④、运行结果 a、给出进程的调度模拟操作排序结果。 ⑤、提示 a、每个进程可有三个状态，并假设初始状态为就绪状态。 b、为了便于处理，程序中的进程运行时间以纳秒为单位计算。 C、各进程的优先级或轮转时间数以及进程需运行的纳秒数的初始值均由用户给定。 d、在优先级算法中，采用静态优先级。在时间片轮转算法中，采用可变时间片，由用户给定。 e、对于遇到优先级一致的情况，采用FIFO策略解决。 f、输入：进程流文件（文本文件），其中存储的是一系列要执行的进程，每个进程包括四个数据项：进程名进程状态(1就绪2等待3运行) 所需时间优先级(0级最高)。 g、输出：进程执行流等待时间平均等待时间。 ⑥、分析与讨论 a、各种进程调度算法的异同？ b、如何理解“算法+数据结构=程序设计”？ c、如何理解“数据结构始终是为实现功能服务的”？ ⑦、参考代码 参看：附录A1 考核方法： 1、实验报告占50%，程序设计30%，出勤占20%； 3、每次实验100分，2次实验的平均分为最终实验成绩。 注：无出勤只交实验报告者，以实验报告成绩×50%为最后成绩。 打游戏者发现一次本次实验扣10分。 早退者本次实验扣10分。 点名时未到者，后来补签到按照迟到时间长短扣分，点名后即来扣5分，1节课过后才来扣10分。 操作系统磁盘调度算法 实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 目录 1．课程设计目的 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 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 操作系统课程设计报告题目：进程调度算法的模拟实现_ 专业计算机科学与技术 学生姓名 班级 学号 指导教师 发放日期2015.1.30 信息工程学院 目录 1 概述 (1) 2 设计原理 (1) 2.1先来先服务算法 (1) 3 详细设计与编码 (2) 3.1 模块设计 (2) 3.2 系统流程图 (2) 3.3 系统详细设计 (2) 4 结果与分析 (6) 4.1 测试方案 (6) 4.2 测试结果 (6) 4.3 测试结果分析 (9) 5 设计小结 (10) 6 参考文献 (10) 附录程序代码 (12) 进程调度算法的模拟实现 进程调度算法的模拟实现 1 概述 选择一个调度算法，实现处理机调度，进程调度算法包括：先来先服务算法，短进程优先算法，时间片轮转算法，动态优先级算法。可选择进程数量，本程序包括四种算法，用C或C++语言实现，执行时在主界面选择算法（可用函数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随机函数产生），执行，显示结果。 2 设计原理 2.1先来先服务(FCFS)算法 每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源创建进程，然后放入就绪队列 2.2 时间片轮转法(RR)算法 系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。时间片的大小从几ms到几百ms。当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。 2.3短作业优先(SJF)算法 短作业优先调度算法是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。 2.4最高优先权优先(HRRN)算法 优先权调度算法是为了照顾紧迫型作业，使之在进入系统后便获得优先处理，引入最高优先权优先调度算法。动态优先权是指在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。 FIFO磁盘调度算法操作系统课程设计报告_(1) 哈尔滨理工大学 课程设计 （计算机操作系统）题目： FIFO磁盘调度算法 班级： 姓名： 指导教师： 系主任： 2014年03月01日 目录 1FIFO磁盘调度算法课程设计 (1) 1.1 题目分析 (1) 1.2 数据结构 (1) 1.3 流程图 0 1.4 实现技术 (1) 1.5 设计结论和心得 (4) 2 Linux代码分析 (5) 2.1 功能说明 (15) 2.2 接口说明 (15) 2.3 局部数据结构 (15) 2.4 流程图 (16) 2.5 以实例说明运行过程 (16) - - 1FIFO磁盘调度算法课程设计 1.1题目分析 本课程设计的目的是通过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磁盘调度算法的理解。 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。 1.2数据结构 1 先来先服务算法模块：void FCFS(int array[],int m) 输入磁道号，按先来先服务的策略输出磁盘请求序列，求平均寻道长度，输出移动平均磁道数。 主要代码：for(i=0,j=1;j 一．课程概述 1.1.设计构想 程序能够完成以下操作：创建进程：先输入进程的数目，再一次输入每个进程的进程名、运行总时间和优先级，先到达的先输入；进程调度：进程创建完成后就选择进程调度算法，并单步执行，每次执行的结果都从屏幕上输出来。 1.2.需求分析 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目，要使这多个进程能够并发地执行，这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统必（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。本次实验在VC++6.0环境下实现先来先服务调度算法，短作业优先调度算法，高优先权调度算法，时间片轮转调度算法和多级反馈队列调度算法。 1.3.理论依据 为了描述和管制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构——进程控制块PCB(Process Control Block),PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息，系统总是通过PCB对进程进行控制，亦即，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什么而感知进程的存在的，PCB是进程存在的惟一标志。本次课程设计用结构体Process代替PCB的功能。 1.4.课程任务 一、用C语言（或C++）编程实现操作模拟操作系统进程调度子系统的基本功能；运用多 种算法实现对进程的模拟调度。 二、通过编写程序实现进程或作业先来先服务、高优先权、按时间片轮转、短作业优先、多 级反馈队列调度算法，使学生进一步掌握进程调度的概念和算法，加深对处理机分配的理解。 三、实现用户界面的开发 磁盘调度算法的模拟实现 学院 专业 学号 学生姓名 指导教师姓名 2014年3月19日 目录 一、课设简介 (2) 1.1 课程设计题目 (2) 1.2 课程设计目的 (2) 1.3 课程设计要求 (2) 二、设计内容 (3) 2.1功能实现 (3) 2.2流程图 (3) 2.3具体内容 (3) 三、测试数据 (4) 3.3 测试用例及运行结果 (4) 四、源代码 (5) 五、总结 (12) 5.1 总结............................................ 一、课设简介 1.1课程设计题目 磁盘调度算法的模拟实现1 1.2程序设计目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，独立分析和解决实际问题的机会。 1）进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2）培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3）提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4）提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 1.3 设计要求 1）磁头初始磁道号，序列长度，磁道号序列等数据可从键盘输入，也可从文件读入。 2）最好能实现磁道号序列中磁道号的动态增加。 3）磁道访问序列以链表的形式存储 4）给出各磁盘调度算法的调度顺序和平均寻道长度 二、设计内容 2.1 功能实现 设计并实现一个本别利用下列磁盘调度算法进行磁盘调度的模拟 程序。 1） 先来先服务算法FCFS 2） 最短寻道时间优先算法 SSTF 2.2流程图 2.3具体内容 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开始 选择算法 F C F S S S T F 结束 人和以吟实验报告学院（系）名称：计算机与通信工程学院 【实验过程记录(源程序、测试用例、测试结果及心得体会等) 】 #include 操作系统课程设计 说明书 学院名称： 专业班级： 姓名： 学号： 2010年7月16日 评分标准 优秀：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确，程序完全实现设计要求，独立完成； 良好：有完整的符合标准的文档，文档有条理、文笔通顺，格式正确；程序完全实现设计要求，独立完成，但存在少量错误； 中等：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案正确； 及格：有完整的符合标准的文档，有基本实现设计方案的软件，设计方案基本正确； 不及格：没有完整的符合标准的文档，软件没有基本实现设计方案，设计方案不正确。没有独立完成，抄袭或雷同。 成绩评定为：。 指导教师： 年月日 目录 一．进程调度算法4-----23 页二．银行家算法24-----34 页三．磁盘调度算法35------46页 进程调度算法 1．设计目的 在多道程序设计中，经常是若干个进程同时处于就绪状态，必须依照某种策略决定哪个进程优先占有处理机，因而必须解决进程调度的问题，进程调度算法就是要解决进程调度的问题。 2. 任务及要求 2.1 设计任务 设计程序来模拟进程的四种调度算法，模拟实现调度的基本功能。 2.2 设计要求 产生的各种随机数要加以限制，如alltime限制在40以内的整数。 进程的数量n不能取值过大。 3. 算法及数据结构 3.1算法的总体思想（流程） 每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述，包括以下字段： （1）进程优先数ID，其中0为闲逛进程，用户进程的标识数为1，2，3…。 （2）进程优先级Priority，闲逛进程（idle）的优先级为0，用户进程的优 先级大于0，且随机产生，优先数越大，优先级越高。 （3）进程占用的CPU时间CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4。 （4）进程总共需要运行时间Alltime，利用随机函数产生。 （5）进程状态，0：就绪态；1：运行态；2：阻塞态。 利用链表将数据连接起来，实现数据的存储。 3.2 链表模块 3.2.1 功能 实现链表的存储功能，以及实现存储的查找功能。 （1）用C语言（或其它语言，如Java）实现对N个进程采用某种进程调度算法（如动态优先权调度）的调度。 （2）每个用来标识进程的进程控制块PCB可用结构来描述，包括以下字段：?进程标识数ID。 ?进程优先数PRIORITY，并规定优先数越大的进程，其优先权越高。 ?进程已占用CPU时间CPUTIME。 ?进程还需占用的CPU时间ALLTIME。当进程运行完毕时，ALLTIME变为0。 ?进程的阻塞时间STARTBLOCK，表示当进程再运行STARTBLOCK个时间 片后，进程将进入阻塞状态。 ?进程被阻塞的时间BLOCKTIME，表示已阻塞的进程再等待BLOCKTIME 个时间片后，将转换成就绪状态。 ?进程状态STATE。 ?队列指针NEXT，用来将PCB排成队列。 （3）优先数改变的原则： ?进程在就绪队列中呆一个时间片，优先数增加1。 ?进程每运行一个时间片，优先数减3。 （4）为了清楚地观察每个进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来，包括正在运行的进程，处于就绪队列中的进程和处于阻塞队列中的进程。 （5）分析程序运行的结果，谈一下自己的认识。 实验代码 #include "iostream.h" #include "windows.h" //#define N 3 typedef struct{ int ID; int PRIORITY; int CPUTIME; int ALLTIME; int STARTBLOCK; int BLOCKTIME; int STATE;//0-运行1-阻塞2-就绪3-结束4-未到达 int REACH; int TIME; }PROCESS; void textcolor (int color) { SetConsoleTextAttribute (GetStdHandle (STD_OUTPUT_HANDLE), color ); } void main(){ int i,time,max,l,l1,time1,flag=0,total=0,N,server[10],sum=0; PROCESS pro[10]; textcolor(13); cout<<"注意：本程序中状态代表如下"< 操作系统 实验报告 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第六讲磁盘调度算法 一、实验概述 1. 实验名称 磁盘调度算法 2. 实验目的 （1）通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制，掌握磁盘调度算法执行的条件和时机； （2）观察 EOS 实现的FCFS、SSTF和 SCAN磁盘调度算法，了解常用的磁盘调度算法； （3）编写 CSCAN和 N-Step-SCAN磁盘调度算法，加深对各种扫描算法的理解。 3. 实验类型 验证性+设计性实验 4. 实验内容 （1）验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法； （2）验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法； （3）验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象； （4）验证扫描（SCAN）磁盘调度算法； （5）改写SCAN算法。 二、实验环境 在OS Lab实验环境的基础上，利用EOS操作系统，由汇编语言及C语言编写代码，对需要的项目进行生成、调试、查看和修改，并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 （1）改写SCAN算法 在已有 SCAN 算法源代码的基础上进行改写，要求不再使用双重循环，而是只遍历一次请求队列中的请求，就可以选中下一个要处理的请求。算法流程图如下图所示。 图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法 在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写，不再使用全局变量ScanInside 确定磁头移动的方向，而是规定磁头只能从外向内移动。当磁头移动到最内的被访问磁道时，磁头立即移动到最外的被访问磁道，即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环，进行扫描。算法流程图如下图所示。 磁盘调度算法 学生姓名: 学生学号: 专业班级: 指导老师： 2013年6月20日 1、实验目的： 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的实现方法。 2、问题描述： 设计程序模拟先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN 和循环SCAN算法的工作过程。假设有n个磁道号所组成的磁道访问序列，给定开始磁道号m和磁头移动的方向（正向或者反向），分别利用不同的磁盘调度算法访问磁道序列，给出每一次访问的磁头移动距离，计算每种算法的平均寻道长度。 3、需求分析 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的实现方法。 通过已知开始磁道数、访问磁道总数、磁道号访问序列、访问方向及访问方式得到访问序列及移动距离和平均移动距离！ (1)输入的形式； int TrackOrder[MaxNumber];//被访问的磁道号序列 int direction;//寻道方向 int Num;//访问的磁道号数目 int start;// (2)输出的形式； int MoveDistance[MaxNumber]={0};//移动距离 double AverageDistance=0;//平均寻道长度 移动的序列！ (3)程序所能达到的功能； 模拟先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的工作过程。假设有n个磁道号所组成的磁道访问序列，给定开始磁道号m和磁头移动的方向（正向或者反向），分别利用不同的磁盘调度算法访问磁道序列，给出每一次访问的磁头移动距离，计算每种算法的平均寻道长度。 (4)测试数据，包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 开始磁道号：100 磁道号方向：内（0）和外（1） 磁道号数目：9 页面序列：55 58 39 18 90 160 150 38 184 4、概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。 操作系统 ——项目文档报告 进程调度算法 专业： 班级： 指导教师： 姓名： 学号： 一、核心算法思想 1.先来先服务调度算法 先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可以用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将他们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。 2.短作业（进程）优先调度算法 短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 3.高响应比优先调度算法 在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引人动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为: 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间 即优先权=响应时间/要求服务时间 如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间越短，其优先权越高，因而该算法有利于短作业。 当要球服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间越长，优先权越高，因而它实现的是先来先服务 对于长作业，作业的优先级可以随着等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可以升到很高，从而也可获得处理机。 4.时间片轮转算法 在时间片轮转算法中，系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当执行的时间片用完时，由一个计数器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。换言之，系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。 二、核心算法流程图 《操作系统原理及应用》课程设计报告 磁盘调度算法 学院（系）：计算机科学与工程学院 班级：37-5 学号 学生姓名： 时间：从2013 年12 月16日到2013 年12月20日 1、课程设计的目的 本课程设计是学生学习完《操作系统原理及应用》课程后，进行的一次全面的综合训练，通过课程设计，让学生更好地掌握操作系统的原理及实现方法,加深对操作系统基础理论和重要算法的理解，加强学生的动手能力。 2、课程设计的内容及要求 编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度： 要求设计主界面以灵活选择某算法，且以下算法都要实现 1、先来先服务算法（FCFS） 2、最短寻道时间优先算法（SSTF） 3、扫描算法（SCAN） 4、循环扫描算法（CSCAN） 3、实现原理 磁盘是可供多个进程共享的设备，当有多个进程都要求访问磁盘时，应采用一种最佳调度算法，以使各进程对磁盘的平均访问时间最小。由于在访问磁盘的时间中，主要是寻道时间，因此，磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。目前常用的磁盘调度算法有先来先服务、最短寻道时间优先、扫描和循环扫描等算法。 其中，平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数（N），即：L=（M1+M2+……+Mi+……+MN）/N 其中Mi为磁头从上一各磁道到这个磁道所需移动的距离。 4、算法 1.先来先服务算法（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。此算法只考虑访问者提出访问请求的先后次序，按照先后次序依次访问磁道号。移动距离等于上一个被访问的磁道号减去当前访问的磁道号的绝对值，平均寻道长度等于所有移动距离之和除以磁道被访问的次数。 2.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，而不管访问者到来的先后次序。实现时可以先对磁道号进行从小到大排序保存在数组里，然后与当前磁道号比较，选择离自己最近的访问，每比较一次，当前磁道号也跟着变化，移动距离等于上一个被访问的 操作系统课程设计任务书 题目: 磁盘调度算法 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间：2018.1.1-2018.1.5 指导教师评语 目录 1、需求分析?4 1．１课题描述 (4) １．2课题目的 (4) 1．3理论依据?7 2、概要设计?8 2.1设计方法 ............................................................................................... ８２.2技术?8 ２.3运行环境?8 3、详细设计?9 3.１流程图 (11) 3.２程序主要代码? 13 14 ４、运行结果及分析? ４.1运行结果? 15 ４.2结果详细分析?6 １ 16 5、总结和心得? ７ 1 6、参考文献? 2 7、附录：程序源代码? ３ １、需求分析 1.1课题描述 这次课程设计我研究的题目是:磁盘调度算法。具体包括三种算法分别是:先来先服务算法（ＦCFS)、最短寻道时间优先算法(ＳＳＴF)、扫描算法（电梯调度算法)(SCAN）。 1.2课题目的 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务ＦＣＦS,最短寻道时间优先SSＴF,扫描ＳCＡN算法的实现方法。 １.3理论依据 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。 平均寻道长度（L)为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数(N），即：L=(M1+Ｍ２+……+Mi＋……+MN)/N 课程设计报告 设计名称：模拟实现一种处理机调度算法 学生姓名： xxx 专业：计算机科学与技术 班别： xxxxxxxx 学号： xxxxxx 指导老师： xxxxx 日期： 2014 年 6 月 20 日 初始条件： 1．预备内容：阅读操作系统的处理机管理章节内容，对进程调度的功能以及进程调度算法有深入的理解。 2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） 1．模拟进程调度，能够处理以下的情形： ⑴能够选择不同的调度算法（要求中给出的调度算法）； ⑵能够输入进程的基本信息，如进程名、优先级、到达 时间和运行时间等； ⑶根据选择的调度算法显示进程调度队列； ⑷根据选择的调度算法计算平均周转时间和平均带权周 转时间。 2．设计报告内容应说明： ⑴需求分析； ⑵功能设计（数据结构及模块说明）； ⑶开发平台及源程序的主要部分； ⑷测试用例，运行结果与运行情况分析； ⑸自我评价与总结： i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出 色； ii）什么地方做得不太好，以后如何改正； iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中 的经验和教训）； iv）完成本题是否有其他方法（如果有，简要说明该方 法）； 进程调度模拟设计——先来先服务、优先级法1、背景： 当计算机系统是多道程序设计系统时，通常会有多个进程或线程同时竞争CPU。只要有两个或更多的进程处于就绪状态，这种情形就会发生。如果只有一个CPU可用，那么就必须选择下一个要运行的进程。在操作系统中，完成选择工作的这一部分称为调度程序，该程序使用的算法成为调度算法。 进程调度的核心问题是采用什么样的算法把处理机分配给进程，好的算法将提高资源利用率，减少处理机的空闲时间，避免有些作业长期得不到相应的情况发生等，从而设计出受欢迎的操作系统。较常见的几种进程调度算法有：先来先服务调度算法；短作业优先调度算法；时间片轮转调度算法；优先级调度算法；高响应比优先算法和多级反馈队列调度算法等。 2.1设计目的 无论是在批处理系统还是分时系统中，用户进程数一般都多于处理机数、这将导致它们互相争夺处理机。另外，系统进程也同样需要使用处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理机 、 华南农业大学数学与信息学院（软件学院） 《操作系统分析与设计实习》成绩单 开设时间：2015学年第一学期 评价指标： 题目内容和要求完成情况优□良□中□差□ 对算法原理的理解程度优□良□中□差□ 程序设计水平优□良□中□差□ 程序运行效果及正确性优□良□中□差□ 课程设计报告结构清晰优□良□中□差□ | 报告中总结和分析详尽优□良□中□差□ 一、需求分析 (1)输入的形式和输入值的范围： 在文本框输入序列长度，输入值为int类型 (2)^ (3)输出的形式： 输出每种磁盘调度算法的服务序列； 输出每种算法的平均寻道长度。 (4)程序所能达到的功能： 模拟实现FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN 算法，并计算及比较磁头移动道数。（4）测试数据： 包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果： 二、概要设计 1）主程序流程图： & 输出随机生成 400个磁道号序 列 主菜单选择算法 开始 FCFS SSTF SCAN C-SCAN 结束 （2）各程序模块之间的调用关系 磁头初始位置输入及 合法性检查 冒泡排序算法 由外向内输出磁道序列 由内向外输出磁道序列 由当前位置向内再向 外 输出磁道序列由当前位置向外再向 内 输出磁道序列 由当前位置向内再由 外向内输出磁道序列由当前位置向外再由 内向外输出磁道序列 就近选择 主函数 FCFS SSFT SCAN C-SCAN 三、详细设计 1）各操作伪码算法 / （1）实现磁头初始位置的输入并进行合法性检查 int printstarter()//磁头初始位置输入 { 输入：磁头初始位置; if输入小于0或大于1500 { 输出："输入数据类型有误，请重新输入！" < 操作系统实验报告实验3 磁盘调度算法 报告日期：2016-6-17 姓名： 学号： 班级： 任课教师： 实验3 磁盘调度算法 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，负担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示等待处理。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须的总时间，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。 三、实验原理 模拟电梯调度算法，对磁盘调度。 磁盘是要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请求处于等待状态，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。当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。 假设磁盘有200个磁道，用C语言随机函数随机生成一个磁道请求序列（不少于15个）放入模拟的磁盘请求队列中，假定当前磁头在100号磁道上，并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。 四、实验过程 1.画出算法流程图。 2．源代码 #include 模拟磁盘调度算法操作系 统课程设计 Final approval draft on November 22, 2020 某某大学 课程设计报告课程名称：操作系统 设计题目：模拟磁盘调度算法 系别：计算机系 专业：计算机科学与技术 组别： 学生姓名: 学号: 起止日期: 指导教师: 目录 第一章需求分析 课程设计的简介 这是一个用VC++为工具、C++为编程语言而实现模拟先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）的一个磁盘调度程序。该程序设计系统主界面可以灵活选择某种算法并算出磁头移动的总磁道数以及平均磁道数。 课程设计的目的 本课程设计的目的是通过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（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）等磁盘调度算法的理解。 磁盘调度主要思想 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。 平均寻道长度（L）为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数（N），即： L=（M1+M2+……+Mi+……+MN）/N。其中Mi为所需访问的磁道号所需移动的磁道数。 启动磁盘执行输入输出操作时，要把移动臂移动到指定的柱面，再等待指定扇区的旋转到磁头位置下，然后让指定的磁头进行读写，完成信息传送。因此，执行一次输入输出所花的时间有： 寻找时间——磁头在移动臂带动下移动到指定柱面所花的时间。 延迟时间——指定扇区旋转到磁头下所需的时间。 传送时间——由磁头进程读写完成信息传送的时间。模拟磁盘调度算法,操作系统课程设计报告书
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