进程调度算法磁盘调度算法银行家算法操作系统课程设计大全

操作系统十大算法具体内容操作系统是计算机系统的核心组成部分，主要负责管理计算机的硬件资源和提供各种系统服务。

操作系统算法是操作系统实现各种功能和服务的基础，包括进程调度、内存管理、文件系统等方面。

下面将介绍操作系统中的十大算法，以及它们在操作系统中的具体内容：1.进程调度算法进程调度算法决定了操作系统如何选择就绪队列中的进程分配处理机资源。

常见的进程调度算法包括先来先服务调度算法（FCFS）、最短作业优先调度算法（SJF）、轮转调度算法（RR）等。

这些算法基于进程的优先级、执行时间、资源需求等考虑，来决定选择哪个进程获得处理机资源。

2.内存管理算法内存管理算法决定了如何有效地分配和回收内存资源。

常见的内存管理算法包括固定分区算法、动态分区算法和虚拟内存管理算法等。

这些算法根据进程的内存需求和空闲内存空间的情况，来决定如何分配和回收内存资源。

3.页面置换算法页面置换算法是一种在虚拟内存管理中使用的算法，用于将进程的页面从磁盘中换入内存，并选择合适的页面进行置换。

常见的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最少使用置换算法（LRU）等。

这些算法根据页面的访问情况和页面的驻留时间来决定选择哪个页面进行置换。

4.文件管理算法文件管理算法决定了如何组织和管理文件系统中的文件。

常见的文件管理算法有顺序文件组织算法、索引文件组织算法、哈希文件组织算法等。

这些算法根据文件的访问特点和性能需求，来决定如何组织和管理文件数据。

5.磁盘调度算法磁盘调度算法决定了操作系统如何调度磁盘上的IO请求，以提高磁盘的访问效率。

常见的磁盘调度算法有先来先服务调度算法（FCFS）、最短寻半径优先调度算法（SSTF）、扫描调度算法（SCAN）等。

这些算法根据磁盘的寻道距离和IO请求的到达时间等因素，来决定选择哪个IO请求进行调度。

6.死锁检测和解决算法死锁是指多个进程因为互相等待而无法继续执行的情况。

序止之阳早格格创做纲要：本课程安排的脚段是通过安排一个磁盘调动模拟系统，进而使磁盘调动算法越收局里化，使磁盘调动的特性更简朴明白，那里主要真止磁盘调动的四种算法，分别是：1、先去先服务算法（FCFS）2、最短觅道时间劣先算法（SSTF）3、扫描算法（SCAN）4、循环扫描算法（CSCAN）. 开用磁盘真止输进输出支配时，要把移动臂移动到指定的柱里，再等待指定扇区的转动到磁头位子下，而后让指定的磁头举止读写，完毕疑息传递；果此，真止一次输进输出所花的时间有：觅找时间——磁头正在移动臂戴动下移动到指定柱里所花的时间. 延缓时间——指定扇区转动到磁头下所需的时间. 传递时间——由磁头进程读写完毕疑息传递的时间，觅道时间——指估计机正在收出一个觅址下令，到相映目标数据被找到所需时间；其中传递疑息所花的时间，是正在硬件安排时牢固的，而觅找时间战延缓时间是与疑息正在磁盘上的位子有关；而后安排出磁盘调动的安排办法，包罗算法思路、步调，以及要用到的主要数据结构、函数模块及其之间的调用关系等，并给出仔细的算法安排，对付编码举止了尝试与分解. 末尾举止部分归纳与安排体验.关键词汇：最短觅道时间劣先算法、扫描算法、总觅道少度.目录前止22. 课程安排任务及央供42.1 安排任务42.2 安排央供43. 算法及数据结构53.1算法的总体思维（过程）53.2 真止历程中用到的数据结构63.3 真止历程中用到的系统调用114. 步调安排与真止114.1 最短觅道时间劣先算法（SSTF）模块114.1.2 步调证明134.1.3 步调关键代码134.2扫描算法（SCAN）模块144.2.1 步调过程图144.2.2 步调证明164.2.3 步调关键代码164.3 真验截止175. 论断266. 参照文献267. 支获、体验战提议272. 课程安排任务及央供2.1 安排任务1.认识并掌握磁盘调动算法管制系统的安排要领，加强对付所教百般调动算法及相映算法的特性相识.2.掌握磁盘调动的基础观念，深刻体验各个算法的劣缺面，以及算法间的相似面.2.2 安排央供1)定义与算法相关的数据结构，如PCB、行列等；2）真止2种分歧的调动算法（可使用真代码大概过程图举止分解）；3）算法真止中断时，应给出总的觅道少度；4）磁道考察序列随机死成，且要谦脚一定的数量央供（很多于100个）；5）系统真止必须提供一定的接互性，所需尝试数据应当以文献形式提供大概者由用户正在尝试历程中给出，不可将尝试数据“写死”正在系统真止代码中；6）必须给出脚够的注释，注释量不得少于代码量的一半；7）对付于系统中所使用到的系统调用（API函数），必须给出函数的定义本型、使用要领，参数较为搀纯的，还该当给出参数的简曲形貌；3. 算法及数据结构3.1算法的总体思维（过程）图a SSTF 调动算法示例图用冒泡法对付磁道数组举止排序 返回内侧（中侧）扫描 图b SSTF 算法过程示例图 本磁道号随机组成的数组：cidao[]={55,58,39,18,90,160,150,38,184}； 排序后的数组={18,38,39,5,58,90,150,160,184}；输进目前磁道号：now=100；ciidao[]={55,58,39,18,90,160,150,38,184}（可随机死成多个）用户输进目前磁道号now ，比较目前磁道到每个磁道的移动距离，采用最短距离的磁道举止移动.now 指背目前磁道号，将目前磁道号与结余不考察的磁道号举止比较，沉复上述支配.并估计仄衡觅道少度ave.3839 3955 55 5558 58 58 5890 90 90 90 90now值:100 90 58 55 39184160 160150 150 15018 18 18 1838 38 38 3839 39 39 3955 55 55 5558 58 58 5890 90 90 90now值：18 150 160 184图c SSTF算法行列示企图(按磁道考察程序)2.扫描（SCAN）算法图d SCAN算法示例图本磁道号随机组成的数组：cidao[]={55,58,39,18,90,160,150,38,184}；排序后的数组={18,38,39,5,58,90,150,160,184}；输进目前磁道号：now=100；采用磁道移动目标；以磁道号减少的目标移动为例：5558 5890 90 90184 184 184 184160 160 160 160 160150 150 150 150 150 150now值：100 150 160 184 90 581838 3839 39 3955 55 5558 58 5890 90 90184 184 184160 160 160150 150 150now值:55 39 38图e SCAN算法行列示企图（按磁道考察程序）3.3 真止历程中用到的系统调用系统模块调用关系图4.4.14.1.2①最短②100号柱里上真的柱里为90真止支配的序次时，读写磁头总合移动多个柱里的距离，与先去先服务、算法比较，大幅度天缩小了觅找时间，具备更佳的觅道本能，果而支缩了为各考察者哀供服务的仄衡时间，也便普及了系统效用.但是最短查找时间劣先（SSTF）调动，FCFS 会引起读写头正在盘里上的大范畴移动，SSTF查找距离磁头最短（也便是查找时间最短）的哀供动做下一次服务的对付象.SSTF查找模式有下度局部化的倾背，会推早一些哀供的服务，以至引起无限缓慢（又称饥饥）.算法过程：输进磁头初初磁道号，序列少度，磁道号序列.采用磁盘调动算法（最短觅道时间劣先调动(SSTF)）大概（扫描调动算法(SCAN)）中的任性一个，若采用SSTF，则输出各进程被调动的程序，并估计总的觅道少度战仄衡觅道少度，采用关关则中断磁盘调动.4.1.3 步调关键代码for(i=0;i<m;i++)/*使用冒泡法按从小到大程序排列*/for(j=i+1;j<m;j++){if(array[i]>array[j]){temp=array[i];array[i]=array[j];array[j]=temp;}}if(array[m-1]<=now) /*若目前磁道号大于哀供序列中最大者，则间接由中背内依次赋予各哀供服务*/ {for(i=m-1;i>=0;i--)cout<<array[i]<<" ";sum=now-array[0];}elseif(array[0]>=now) /*若目前磁道号小于哀供序列中最小者，则间接由内背中依次赋予各哀供服务*/ while((l>=0)&&(r<m)) /*目前磁道正在哀供序列范畴内*/{if((now-array[l])<=(array[r]-now)) /*采用与目前磁道迩去的哀供赋予服务*/{cout<<array[l]<<" ";sum+=now-array[l];now=array[l];l=l-1;}扫描算法（SCAN ）模块4.2.1 步调过程图4.2.2 ①消了SSTF ②SCAN 法.3位搭客弛10层；弛二正在55.那里是：100号柱里的③SCAN 4.2.3 if {for {cout<<array[j]<<" "; /*输出背内扫描的序列*/}for(j=r;j<m;j++) /*磁头移动到最小号，则改变目标背中扫描已扫描的磁道*/{cout<<array[j]<<" "; /*输出背中扫描的序列*/}sum=now-2*array[0]+array[m-1];}else/*采用移动臂目标背中，则先背中扫描*/{for(j=r;j<m;j++){cout<<array[j]<<" "; /*输出背中扫描的序列*/}for(j=l;j>=0;j--) /*磁头移动到最大号，则改变目标背内扫描已扫描的磁道*/{cout<<array[j]<<" ";}sum=-now-array[0]+2*array[m-1];}ave=(float)(sum)/(float)(m);4.3真验截止运止界里截图及相映代码1.主界里void display(){cout<<"\n\n\n\n Operating Systems Curriculum Design\n";cout<<"\n ╔———————————————————————————————╗"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │称呼: 磁盘调动│"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │工具: Visual Studio 2010 │"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │班级:1205 │"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │做家:施静│"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │教号：211214020 │"; cout<<"\n ││";cout<<"\n ╚———————————————————————————————╝\n"; system("pause");system("cls");2.序止提示用户此步调真止的算法cout<<"【载进完毕】"<<endl<<endl;cout<<" 序止"<<endl<<endl;cout<<" 欢迎使用『磁盘调动算法系统』，本步调真止了时常使用的磁盘调动算法如下所示：\n\n";cout<<" ①最短觅道时间劣先（SSTF）：最短觅道时间劣先算法央供考察的磁盘与目前磁头天圆的\n";cout<<" 磁盘距离迩去，以使屡屡的觅道时间最短.\n\n";cout<<" ②扫描算法(SCAN)电梯调动：扫描算法不但是思量到欲考察的磁道与目前磁道的距离\n";cout<<" 更劣先思量的是磁头的目前移动目标.\n\n";system("pause");system("cls");//浑屏3.用户采用所使用的算法（先随机死成101个磁道号）void showMenu(int cidao[],int n){int choice;while(true){cout<<"请您采用喜欢的算法去真止调动(输进1-3):";cout<<"\n ╔—————————————╗"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │ 1.最短觅道时间劣先(SSTF) |"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │ 2.扫描算法(SCAN) │"; cout<<"\n ││";cout<<"\n │ 3.退出(EXIT) │"; cout<<"\n ││";cout<<"\n ╚—————————————╝\n"; cout<<endl;while(true){cout<<"目前您采用的算法号是（1-3）：";cin>>choice;switch(choice){ /*case 1:FCFS(a,n);break;*/case 1:SSTF(cidao,n);break;case 2:SCAN(cidao,n);break;case 3:cout<<"\n要退出系统了欢迎使用本系统\n";exit(0);}}}}4.最短觅道时间劣先算法/**********************最短觅道时间劣先调动算法********************/ void SSTF(int cidao[],int m){system("cls");int k=1;int now,l,r;int i,j,sum=0;int a;char str[100];float ave;cidao=bubble(cidao,m); //调用冒泡排序算法排序cout<<"请输进目前的磁道号：";C: cin>>str; //对付输进数据举止灵验性推断a=decide(str);if(a==0){cout<<"输进数据的典型过得,请沉新输进！"<<endl;goto C;}elsenow=trans(str,a); //输进目前磁道号if(cidao[m-1]<=now) //若目前磁道号大于哀供序列中最大者，则间接由中背内依次赋予各哀供服务{cout<<"磁盘扫描序列为：";for(i=m-1;i>=0;i--)cout<<cidao[i]<<" ";sum=now-cidao[0];}if(cidao[0]>=now) //若目前磁道号小于哀供序列中最小者，则间接由内背中依次赋予各哀供服务{cout<<"磁盘扫描序列为：";for(i=0;i<m;i++)cout<<cidao[i]<<" ";sum=cidao[m-1]-now;}if(now>cidao[0]&&now<cidao[m-1]) //若目前磁道号大于哀供序列中最小者且小于最大者{cout<<"磁盘扫描序列为：";while(cidao[k]<now) //决定目前磁道正在已排的序列中的位子，后里的算法皆用到了，不妨间接复制后少量建改，节省时间.{k++;}l=k-1;r=k;while((l>=0)&&(r<m)) //目前磁道正在哀供序列范畴内{if((now-cidao[l])<=(cidao[r]-now)) //采用与目前磁道迩去的哀供赋予服务{cout<<cidao[l]<<" ";sum+=now-cidao[l];now=cidao[l];l=l-1;}else{cout<<cidao[r]<<" ";sum+=cidao[r]-now;now=cidao[r];r=r+1;}}if(l==-1) //磁头移动到序列的最小号，返回中侧扫描仍已扫描的磁道{for(j=r;j<m;j++){cout<<cidao[j]<<" ";}sum+=cidao[m-1]-cidao[0];}else//磁头移动到序列的最大号，返回内侧扫描仍已扫描的磁道{for(j=l;j>=0;j--){cout<<cidao[j]<<" ";}sum+=cidao[m-1]-cidao[0];}}ave=(float)(sum)/(float)(m);//供仄衡觅道少度cout<<endl;cout<<"总的觅道少度： "<<sum<<endl;cout<<"仄衡觅道少度： "<<ave<<endl;cout<<"请按任性键返回系统菜单"<<endl;getch();showMenu(cidao,m); //回到主界里}最短觅道时间劣先（SSTF）算法真止界里（2）扫描（SCAN）算法/*****************************扫描调动算法*******************************/ void SCAN(int cidao[],int n)//先要给出目前磁道号战移动臂的移动目标{int temp;int i,j;int now;int sum;for(i=0;i<n;i++) //给磁道号排序for(j=i+1;j<n;j++){if(cidao[i]>cidao[j]){temp=cidao[i];cidao[i]=cidao[j];cidao[j]=temp;}}cout<<"\n按非递减程序排列佳的磁道: \n";for(i=0;i<n;i++) //输出排佳序的磁道号cout<<cidao[i]<<" ";cout<<endl;cout<<"\n请输进目前的磁道号: ";cin>>now; //用户自定义目前磁道号if(cidao[n-1]<=now){for(i=n-1;i>=0;i--)cout<<cidao[i]<<" ";sum=now-cidao[0];}else//cidao[n-1]>nowif(cidao[0]>=now){for(i=0;i<n;i++)cout<<cidao[i]<<" ";sum=cidao[n-1]-now;}else//cidao[0]<now && cidao[n-1]>now{int pointer;int location=1;int left,right;while(cidao[location]<now)location++;left=location-1;right=location;cout<<"\n请输进目前磁头念要移动的目标(1 磁道号减少目标，0 磁道号减小目标): "; loop:cin>>pointer;cout<<"\n磁盘调动程序为: \n";if(pointer==0 || pointer==1){if(pointer==0)//磁头背左移动到最小号，再改变目标背中扫描已扫描的磁道{for(j=left;j>=0;j--)cout<<cidao[j]<<" ";for(j=right;j<n;j++)cout<<cidao[j]<<" ";sum=now+cidao[n-1]-2*cidao[0];cout<<endl;}if(pointer==1)//磁头背左移动到最大号，再改变目标背内扫描已扫描的磁道{for(j=right;j<n;j++)cout<<cidao[j]<<" ";for(j=left;j>=0;j--)cout<<cidao[j]<<" ";sum=2*cidao[n-1]-now-cidao[0];//供总觅道少度cout<<endl;}}else{cout<<"\n输进分歧法!!请输进0大概1:\n"; goto loop;}}cout<<"\n\n需要移动的总磁道数为: "<<sum<<endl; cout<<"请按任性键返回系统菜单"<<endl;getch();showMenu(cidao,n); //回到主界里5.论断（1）用户界里友佳，采与了采用菜单模式，用户只需按“回车键”即可再现主界里；结构浑晰，支配简朴易懂，界里浑爽整净；（2）统制变量对付比，各磁盘调动算法均对付共一组随机磁道号举止调动，但是本去不会改变随机磁道真质，包管了仄衡觅道少度对付比的真正在性、灵验性. （3）百般算法皆有便宜，也各有缺累，需要权衡利弊，使用才搞达到最佳的效验.6.参照文献《估计机支配系统(建订版)》汤子瀛西安电子科技大教出版社《支配系统教程》圆敏编西安电子科技大教出版社《数据结构（C++版）》王白梅、胡明、王涛编著浑华大教出版社7.支获、体验战提议正在搞本次课程安排之前，对付于磁盘调动，尔真足不观念.通过齐力以及分离教授之前道的真质，尔毕竟深刻明白了磁盘调动算法的内涵.正在钻研自己所选的二种算法的共时，对付磁盘调动的四种算法——先去先服务算法（FCFS）、最短觅道时间劣先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）皆有了更深刻的明白战掌握，使尔不妨为磁盘调动采用适合的算法，普及CPU处事效用.安排历程中逢到的艰易正在教授战共教的助闲下乐成办理并通过了查支，尔深刻认识到算法的逻辑性对付步调的要害做用，算法的准确度对付步调运止截止的要害做用，那对付尔以去正在支配系统的教习中有极大助闲.每一次的课程安排皆是对付自己之前所教知识的加强，是一次罕见的教习机会.正在课程安排的每一个步调、每一段代码的真止，皆要反复去斟酌，反复运止调试，一面面的小偏偏好皆市引导波折.果为乐成阻挡易，所以当调试板上隐现“死成乐成”时，谦背的成便感是不问可知的.通过自己的动脚动脑，不但是减少了知识，还给了尔博业知识以及博业技能上的提下，对付普及自己的思维本领战支配本领也有很大的助闲.共时尔也会越收有自疑心，越收齐力，严肃教习，争与正在以去的课程中搞得更佳！。

进程调度算法磁盘调度算法银行家算法操作系统课程设计大全说明书学院名称：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，有差不多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，有差不多实现设计方案的软件，设计方案差不多正确；不及格：没有完整的符合标准的文档，软件没有差不多实现设计方案，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，进程调度算法确实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，模拟实现调度的差不多功能。

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操纵块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时刻CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4。

（4）进程总共需要运行时刻Alltime，利用随机函数产生。

（5）进程状态，0：就绪态；1：运行态；2：堵塞态。

利用链表将数据连接起来，实现数据的储备。

操作系统课程设计报告进程调度算法Minix 操作系统实践计算机科学与技术题 目 :姓 名 : 学 号 : 专业 : 指导教师 :实验一1．实验目的通过优先权法和轮转算法的模拟加深对进程概念和进程调度过程的理解，掌握进程状态之间的切换，同时掌握进程调度算法的实现方法和技巧。

2．实验内容1．用C++语言来实现对n 个进程采用优先权优先算法以及轮转算法的进程调度。

2．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）进程标识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，标识数越大，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。

（6）队列指针next，用来将多个进程控制块PCB 链接为队列。

3．优先数改变的原则（1）进程在就绪队列中每呆一个时间片，优先数增加1。

（2）进程每运行一个时间片，优先数减3。

4．在调度前，系统中拥有的进程数PCB_number 由键盘输入，经初始化后，所有的进程控制块PCB 链接成就绪队列。

5．为了清楚地观察诸进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来，3．实验步骤进程调度的思想（1）当系统空闲（就绪队列为空）时，系统运行闲逛进程，否则运行其他进程，发生变迁1（就绪→运行）。

（2）在运行进程（包括闲逛进程）的过程中，可能发生变迁2（运行→阻塞），即将运行进程插入到阻塞队列（闲逛进程不能被阻塞），可能有其他新的进程创建PCB，还可能唤醒阻塞队列中的某些进程PCB，发生变迁3（阻塞→就绪），即从阻塞队列中移出并插入就绪队列中。

（3）时间片运行结束后，若进程累计占用CPU 时间大于等于进程需要运行的时间，则进程执行结束，释放其PCB。

进程调度算法的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解进程调度算法的基本概念，掌握其分类和各自特点。

2. 学生能描述并分析不同进程调度算法的优缺点及其适用场景。

3. 学生能运用进程调度算法解决实际问题，如进程优先级分配、CPU利用率优化等。

技能目标：1. 学生通过案例学习，培养分析问题、解决问题的能力，能设计简单的进程调度算法。

2. 学生能运用所学知识，对实际操作系统中的进程调度进行模拟和优化。

3. 学生能运用图表、流程图等工具，清晰、有条理地展示进程调度算法的过程。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机操作系统及进程调度算法的兴趣，激发探索计算机科学领域的热情。

2. 学生通过学习进程调度算法，认识到优化算法对提高计算机系统性能的重要性，增强社会责任感和创新意识。

3. 学生通过小组合作学习，培养团队协作精神，提高沟通、交流能力。

课程性质：本课程为计算机科学领域的基础课程，主要研究操作系统中进程调度算法的原理及其应用。

学生特点：学生已具备一定的计算机操作基础，对操作系统有初步了解，但进程调度算法较为抽象，需要结合实际案例进行讲解。

教学要求：结合实际案例，采用启发式教学，引导学生主动思考、探索和解决问题。

注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和创新意识。

通过小组合作、讨论等形式，提高学生的沟通能力和团队协作精神。

在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每个学生都能达到课程目标。

二、教学内容1. 进程调度算法概述：介绍进程调度算法的基本概念、目的和重要性。

- 理解进程与线程的区别，掌握进程调度的基本任务。

- 熟悉进程调度算法的分类，如先来先服务、短作业优先、优先级调度等。

2. 先来先服务调度算法（FCFS）：分析算法原理、特点及优缺点。

- 学习FCFS算法的作业排序规则，分析其对作业执行时间的影响。

3. 短作业优先调度算法（SJF）：介绍SJF算法的原理，比较其与FCFS算法的差异。

操作系统课程设计报告磁盘调度算法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类型输出每种算法的平均寻道长度。

(3)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 SSTFSCANC-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SCANC-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！"<重新输⼊}Else 返回合法的磁头初始位置}（2）冒泡排序算法int *bubble//冒泡排序算法{for 从数组的第⼀个元素开始重复{依次和后续元素表较⼤⼩；If后⾯元素⼤于当前元素交换数值；}输出排序后的数组；返回数组；}（3）int out_to_in//由磁道最外向内输出磁道序列{for 从最外磁道开始{依次输出磁道号;当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；返回绝对值之和；}（4）int in_to_out//由磁道最内向外输出磁道序列{ for 从最内磁道开始{依次输出磁道号;当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；磁头初始位置=当前磁道号；}返回绝对值之和；}（5）int out_to_in_to_out//先由当前位置向内再向外{找到⼩于等于磁头初始位置的磁道for由该磁道开始{向内依次输出磁道号；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}for由该磁道的外侧磁道开始{向外依次输出磁道号；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}返回绝对值之和；}（6）int in_to_out_to_in//先由当前位置向外再向内{找到⼤于等于磁头初始位置的磁道for由该磁道开始{向外依次输出磁道号；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}for由该磁道的内侧磁道开始当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}返回绝对值之和；}（7）int out_to_in_twice由当前磁道向内再从最外向内{找到⼩于等于磁头初始位置的磁道；for由该磁道开始{向内依次输出磁道号；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}for由最外侧磁道开始{向内依次输出磁道号直到⼩于等于初始位置的磁道的外侧⼀个磁道；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}返回绝对值之和；}（8）int in_to_out_twice由当前磁道向外再从最内向外{找到⼤于等于磁头初始位置的磁道for由该磁道开始{向内依次输出磁道号；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}for由最内侧磁道开始{向外依次输出磁道号直到⼩于等于初始位置的磁道的内侧⼀个磁道；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；}返回绝对值之和；{找到⼤于磁头初始位置的磁道；while初始位置内侧差绝对值更⼩{输出内侧磁道号;绝对值差求和；初始位置更新为当前磁道号；}while 初始位置外侧绝对值差更⼩{输出外侧磁道号；绝对值差求和；初始位置更新为当前磁道号；}}If已到达最内侧未到达最外侧{if内侧绝对值差更⼩{输出最内侧磁道号；绝对差值求和；初始位置更新；while 向外侧依次输出磁道号直到到达最外侧{绝对差值求和；更新初始位置；}}else外侧绝对值差更⼩{While向外侧依次输出磁道号直到到达最外侧{绝对差值求和；更新初始位置；绝对差值求和；更新初始位置；}}if 已到达最外侧未到达最内侧{If外侧绝对值更⼩{输出最外侧磁道号；绝对差值求和；更新初始位置；while向内依次输出磁道号{绝对差值求和；更新初始位置；}}else{while 向内依次输出磁道号{绝对差值求和；更新初始位置；}输出最外侧磁道号；绝对值差求和；更新初始位置；}}if均到达最内侧和最外侧{if 外侧差绝对值更⼩{}else{输出最内侧磁道号并绝对值差求和；输出最外侧磁道号并绝对值差求和；}}求总和并返回；}（10）void FCFS算法{输出磁盘请求序列为；按照磁盘请求序列依次输出磁盘扫描序列；当前磁道号与磁头初始未⾄的绝对值求和；求平均值；输出平均寻道长度；}（11）void SSTF算法{if序列中最⼤的磁道号⼩于磁头初始位置{调⽤out_to_in直接由外向内;}if 序列中最⼩的磁道号⼤于磁头初始位置{调⽤in_to_out直接由内向外;}If 磁头初始位置为中间值{调⽤就近选择算法；}求均值；输出平均寻道时间；}输⼊：磁臂移动⽅向（1：向外，0：向内）; if 序列中最⼤的磁道号⼩于磁头初始位置{调⽤out_to_in直接由外向内；}if序列中最⼩的磁道号⼤于磁头初始位置{调⽤in_to_out直接由内向外；}if 初始磁头位置为中间值{if 磁臂⽅向向内{调⽤out_to_in_to_out；}if 磁臂⽅向向外{调⽤n_to_out_to_in；}}求均值；输出平均寻道时间；}（13）Viod C-SCAN算法{请输⼊磁臂移动⽅向（1：向外，0：向内）；if 序列中最⼤磁道号⼩于等于磁头初始位置{ if磁臂⽅向向内{调⽤out_to_in;}if磁臂⽅向向外{调⽤in_to_out;if 序列中最⼤磁道号⼤于等于磁头初始位置{if磁臂⽅向向内{调⽤out_to_in;}if磁臂⽅向向外{调⽤in_to_out;}}if初始磁头位置为中间值{if (磁臂⽅向向内{调⽤out_to_in_twice;}if 磁臂⽅向向外{调⽤in_to_out_twice);}}求均值；输出平均寻道时间；}（14）主函数int main(){随机⽣成200个0~499的磁道序列并输出；随机⽣成100个500~999的磁道序列并输出；随机⽣成100个1000~1500的磁道序列并输出；输出：主菜单；输⼊：⽤户选择并进⾏合法性检查switch (⽤户选择)case 2:调⽤SSTF（）case 3:调⽤SCAN（）case 4:调⽤C-SCAN（）case 5:退出}}2）函数的调⽤关系图四、调试分析1）调试过程中遇到的问题以及对设计与实现的讨论和分析：（1）随机⽣成400个磁道号序列：使⽤rand()函数，对于：50%位于 0～499，25%分布在 500～999，25%分布在 1000～1499，采⽤如下⽅法解决：track[i] = (rand() % 500);track[i] = (rand() % 500)+500;track[i] = (rand() % 500)+1000;（2）通过对每⼀⾏的输出设置断点判断问题出现在哪⾥，把出问题的地⽅缩⼩到⼀定范围，然后解决问题，如若解决不出则上⽹查询。

实验三 进程调度一、 实验目的多道程序设计中，经常是若干个进程同时处于就绪状态，必须依照某种策略来决定那个进程优先占有处理机。

因而引起进程调度。

本实验模拟在单处理机情况下的处理机调度问题，加深对进程调度的理解。

二、 实验要求1． 设计进程调度算法，进程数不定2． 包含几种调度算法，并加以实现3． 输出进程的调度过程——进程的状态、链表等。

三、 参考例1． 题目——优先权法、轮转法简化假设1） 进程为计算型的（无I/O ）2） 进程状态：ready 、running 、finish3） 进程需要的CPU 时间以时间片为单位确定2． 算法描述1） 优先权法——动态优先权当前运行进程用完时间片后，其优先权减去一个常数。

2） 轮转法四、 实验流程图 开始 键盘输入进程数n ，和调度方法的选择 优先权法？ 轮转法产生n 个进程，对每个进程产生一个PCB ，并用随机数产生进程的优先权及进程所需的CPU 时间按优先权大小，把n 个进程拉成一个就绪队列撤销进程就绪队列为空？结束 N YY注意：1． 产生的各种随机数的取值范围加以限制，如所需的CPU 时间限制在1~20之间。

2． 进程数n 不要太大通常取4~8个3． 使用动态数据结构4． 独立编程5． 至少三种调度算法6． 若有可能请在图形方式下，将PCB 的调度用图形成动画显示。

五．实验过程：（1）输入：进程流文件（1.txt ），其中存储的是一系列要执行的进程， 每个作业包括四个数据项：进程名 进程状态(1就绪 2等待 3运行) 所需时间 优先数(0级最高)进程0 1 50 2进程1 2 10 4进程2 1 15 0进程3 3 28 5进程4 2 19 1进程5 3 8 7输出: 进程执行流等待时间，平均等待时间本程序包括:FIFO 算法，优先数调度算法，时间片轮转调度算法产生n需的时间片数，已占用CPU 的时间片数置为0按进程产生的先后次序拉成就绪队列链=0？ 撤销该进程就绪队列为空吗？ =轮转时间片数？NY YY 结束 N（2）程序代码#include<stdio.h>#include<string.h>#include<iostream.h>const int block_time=10; //定义时间片的长度为10秒const int MAXPCB=100; //定义最大进程数//定义进程结构体typedef struct node{char name[20];int status;int time;int privilege;int finished;int wait_time; }pcb;pcb pcbs[MAXPCB];int quantity;//初始化函数void initial(){int i;for(i=0;i<MAXPCB;i++){strcpy(pcbs[i].name,"");pcbs[i].status=0;pcbs[i].time=0;pcbs[i].privilege=0;pcbs[i].finished=0;pcbs[i].wait_time=0;}quantity=0;}//读数据函数int readData(){FILE *fp;char fname[20];int i;cout<<"请输入进程流文件名:";cin>>fname;if((fp=fopen(fname,"r"))==NULL){cout<<"错误,文件打不开,请检查文件名"<<endl;}else{while(!feof(fp)){fscanf(fp,"%s %d %d %d",pcbs[quantity].name,&pcbs[quantity].status, &pcbs[quantity].time,&pcbs[quantity].privilege);quantity++;} //输出所读入的数据cout<<"输出所读入的数据"<<endl;cout<<"进程名进程状态所需时间优先数"<<endl;for(i=0;i<quantity;i++){cout<<" "<<pcbs[i].name<<" "<<pcbs[i].status<<" "<<pcbs[i].time<<" "<<pcbs[i].privilege<<endl;}return(1);}return(0);}//重置数据,以供另一个算法使用void init(){int i;for(i=0;i<MAXPCB;i++){pcbs[i].finished=0; pcbs[i].wait_time=0;}}//先进先出算法void FIFO(){int i,j; int total;//输出FIFO算法执行流cout<<endl<<"*****************************************************"<<endl;cout<<"FIFO算法执行流:"<<endl; cout<<"进程名等待时间"<<endl;for(i=0;i<quantity;i++){cout<<" "<<pcbs[i].name<<" "<<pcbs[i].wait_time<<endl;for(j=i+1;j<quantity;j++){ pcbs[j].wait_time+=pcbs[i].time; }}total=0;for(i=0;i<quantity;i++){ total+=pcbs[i].wait_time; }cout<<"总等待时间:"<<total<<" 平均等待时间:"<<total/quantity<<endl;}//优先数调度算法void privilege(){int i,j,p;int passed_time=0;int total;int queue[MAXPCB];int current_privilege=1000;for(i=0;i<quantity;i++){current_privilege=1000;for(j=0;j<quantity;j++){if((pcbs[j].finished==0)&&(pcbs[j].privilege<current_privilege)){ p=j;current_privilege=pcbs[j].privilege;}}queue[i]=p;pcbs[p].finished=1;pcbs[p].wait_time+=passed_time;passed_time+=pcbs[p].time;}//输出优先数调度执行流cout<<endl<<"***********************************************************"<<e ndl;cout<<"优先数调度执行流:"<<endl;cout<<"进程名等待时间"<<endl;for(i=0;i<quantity;i++){cout<<" "<<pcbs[queue[i]].name<<" "<<pcbs[queue[i]].wait_time<<endl;}total=0;for(i=0;i<quantity;i++){ total+=pcbs[i].wait_time; }cout<<"总等待时间:"<<total<<" 平均等待时间:"<<total/quantity<<endl;}//时间片轮转调度算法void timer(){int i,j,number,flag=1;int passed_time=0;int max_time=0;int round=0;int queue[1000];int total=0;while(flag==1){flag=0;number=0;for(i=0;i<quantity;i++){if(pcbs[i].finished==0){ number++; j=i; }}if(number==1){ queue[total]=j; total++; pcbs[j].finished=1; }if(number>1){for(i=0;i<quantity;i++){if(pcbs[i].finished==0){ flag=1;queue[total]=i;total++;if(pcbs[i].time<=block_time*(round+1)){pcbs[i].finished=1;}}}}round++;}if(queue[total-1]==queue[total-2]){ total--; }cout<<endl<<"*******************************************************"<<endl;cout<<"时间片轮转调度执行流:"<<endl;for(i=0;i<total;i++){cout<<pcbs[queue[i]].name<<" ";cout<<endl;}}//显示void version(){cout<<" /********************* 进程调度 ********************/ ";cout<<endl<<endl; }//主函数void main(){int flag;version();initial();flag=readData();if(flag==1){ FIFO();init();privilege();init();timer();}}（3）运行结果：输入进程流文件名1.txt即可得出以下输出结果：实验二银行家算法一、实验目的死锁会引起计算机工作僵死，因此操作系统中必须防止。

课程设计课程设计名称：操作系统应用课程设计专业班级：学生姓名：xxxxx学号：指导教师：课程设计时间： 2010.12.20-2010.12.26计算机科学专业课程设计任务书说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页一 .课程设计需求分析操作系统是计算机系统的一个重要系统软件。

我们在本课程的实验过程中，了解实际操作系统的工作过程，在实践中加深对操作系统原理的理解。

磁盘存储器不仅容量大，存取速度快，而且可以实现随机存取，是当前存放大量程序和数据的理想设备，故在现代计算机系统中，都配置了磁盘存储器，并以它为主来存放文件。

这样，对文件的操作，都将涉及到对磁盘的访问。

磁盘I/O速度的高低和磁盘系统的可靠性都将直接影响到系统性能。

因此，设法改善磁盘系统的性能，已成为现代操作系统的重要任务之一。

磁盘性能有数据的组织、磁盘的类型和访问时间等。

磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。

也正因为这样，我们有必要对各算法进行模拟，进而比较、分析、了解。

本实验设计的目的是通过设计一个磁盘调度模拟系统，以加深对最短寻道时间优先（SSTF）、N步扫描算法（NStepSCAN）等磁盘调度算法的理解。

让我们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，加强动手能力。

二.课程设计原理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。

磁盘调度算法课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解磁盘调度算法的基本原理和重要性；2. 掌握常用的磁盘调度算法，如FCFS、SSTF、SCAN和C-SCAN；3. 学会分析不同调度算法的性能特点及其适用场景；4. 能够运用磁盘调度算法优化磁盘访问效率。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力；2. 提高学生的编程实践能力，使其能够编写简单的磁盘调度算法程序；3. 培养学生通过对比分析，选择合适算法解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对计算机操作系统中磁盘调度算法的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生团队协作精神，学会在合作中共同解决问题；3. 培养学生严谨的科学态度，认识到磁盘调度算法在计算机系统中的重要性。

本课程针对高中年级学生，课程性质为理论与实践相结合。

在教学过程中，充分考虑学生的认知特点，从实际应用出发，引导学生掌握磁盘调度算法的基本概念和原理。

通过案例分析和编程实践，使学生能够将所学知识应用于解决实际问题。

在教学过程中，注重培养学生的动手能力和团队协作精神，提高学生的综合素质。

课程目标的设定旨在使学生在掌握磁盘调度算法相关知识的基础上，培养其运用所学知识解决问题的能力，同时注重培养学生正确的情感态度价值观。

后续教学设计和评估将围绕具体学习成果展开，确保课程目标的实现。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 磁盘调度算法概述- 了解磁盘存储器的基本结构和工作原理；- 理解磁盘调度算法的定义及其在操作系统中的作用。

2. 常用磁盘调度算法- FCFS（先来先服务）算法；- SSTF（最短寻道时间优先）算法；- SCAN（扫描）算法；- C-SCAN（循环扫描）算法。

3. 磁盘调度算法性能分析- 对比分析各种磁盘调度算法的性能指标，如寻道时间、平均等待时间等；- 探讨不同算法适用的场景和优缺点。

4. 磁盘调度算法编程实践- 学习使用编程语言实现磁盘调度算法；- 通过案例分析和编程实践，加深对磁盘调度算法的理解。

前言摘要：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，使磁盘调度的特点更简单明了，这里主要实现磁盘调度的四种算法，分别是：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）。

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，寻道时间——指计算机在发出一个寻址命令，到相应目标数据被找到所需时间；其中传送信息所花的时间，是在硬件设计时固定的，而寻找时间和延迟时间是与信息在磁盘上的位置有关；然后设计出磁盘调度的设计方式，包括算法思路、步骤，以及要用到的主要数据结构、函数模块及其之间的调用关系等，并给出详细的算法设计，对编码进行了测试与分析。

最后进行个人总结与设计体会。

关键词：最短寻道时间优先算法、扫描算法、总寻道长度.目录前言 (2)2. 课程设计任务及要求 (4)2.1 设计任务 (4)2.2 设计要求 (4)3. 算法及数据结构 (5)3.1算法的总体思想（流程） (5)3.2 实现过程中用到的数据结构 (6)3.3 实现过程中用到的系统调用 (11)4. 程序设计与实现 (11)4.1 最短寻道时间优先算法（SSTF）模块 (11)4.1.1程序流程图 (11)4.1.2 程序说明 (13)4.1.3 程序关键代码 (13)4.2扫描算法（SCAN）模块 (14)4.2.1 程序流程图 (14)4.2.2 程序说明 (16)4.2.3 程序关键代码 (16)4.3 实验结果 (17)5. 结论 (26)6. 参考文献 (26)7. 收获、体会和建议 (27)2. 课程设计任务及要求2.1 设计任务1.熟悉并掌握磁盘调度算法管理系统的设计方法，加强对所学各种调度算法及相应算法的特点了解。