磁盤調(diào)度操作系統(tǒng)試驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)一磁盤調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋菊n程設(shè)計(jì)的目的是通過(guò)磁盤調(diào)度算法設(shè)計(jì)一個(gè)磁盤調(diào)度模擬系統(tǒng),從而使磁盤調(diào)度算法更加形象化,容易使人理解,使磁盤調(diào)度的特點(diǎn)更簡(jiǎn)單明了,能使使用者加深對(duì)先來(lái)先效勞算法、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法、掃描算法以及循環(huán)掃描算法等磁盤調(diào)度算法的理解.二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容系統(tǒng)主界面可以靈活選擇某種算法,算法包括：先來(lái)先效勞算法FCFS、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF、掃描算法SCAN、循環(huán)掃描算法CSCAM2.1先來(lái)先效勞算法FCFS這是一種比擬簡(jiǎn)單的磁盤調(diào)度算法.它根據(jù)進(jìn)程請(qǐng)求訪問(wèn)磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度.此算法的優(yōu)點(diǎn)是公平、簡(jiǎn)單,且每個(gè)進(jìn)程的請(qǐng)求都能依次得到處理,不會(huì)出現(xiàn)某一進(jìn)程的請(qǐng)求長(zhǎng)

2、期得不到滿足的情況.此算法由于未對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化,在對(duì)磁盤的訪問(wèn)請(qǐng)求比擬多的情況下,此算法將降低設(shè)備效勞的吞吐量,致使平均尋道時(shí)間可能較長(zhǎng),但各進(jìn)程得到效勞的響應(yīng)時(shí)間的變化幅度較小.2.2 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF該算法選擇這樣的進(jìn)程,其要求訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近,以使每次的尋道時(shí)間最短,該算法可以得到比擬好的吞吐量,但卻不能保證平均尋道時(shí)間最短.其缺點(diǎn)是對(duì)用戶的效勞請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)機(jī)不是均等的,因而導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間的變化幅度很大.在效勞請(qǐng)求很多的情況下,對(duì)內(nèi)外邊緣磁道的請(qǐng)求將會(huì)無(wú)限期的被延遲,有些請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間將不可預(yù)期.2.3 掃描算法SCAN掃描算法不僅考慮到欲訪問(wèn)的磁道與當(dāng)前

3、磁道的距離,更優(yōu)先考慮的是磁頭的當(dāng)前移動(dòng)方向.例如,當(dāng)磁頭正在自里向外移動(dòng)時(shí),掃描算法所選擇的下一個(gè)訪問(wèn)對(duì)象應(yīng)是其欲訪問(wèn)的磁道既在當(dāng)前磁道之外,又是距離最近的.這樣自里向外地訪問(wèn),直到再無(wú)更外的磁道需要訪問(wèn)才將磁臂換向,自外向里移動(dòng).這時(shí),同樣也是每次選擇這樣的進(jìn)程來(lái)調(diào)度,即其要訪問(wèn)的磁道,在當(dāng)前磁道之內(nèi),從而防止了饑餓現(xiàn)象的出現(xiàn).由于這種算法中磁頭移動(dòng)的規(guī)律頗似電梯的運(yùn)行,故又稱為電梯調(diào)度算法.此算法根本上克服了最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法的效勞集中于中間磁道和響應(yīng)時(shí)間變化比擬大的缺點(diǎn),而具有最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法的優(yōu)點(diǎn)即吞吐量較大,平均響應(yīng)時(shí)間較小,但由于是擺動(dòng)式的掃描方法,兩側(cè)磁道被訪問(wèn)的頻率仍低

4、于中間磁道.2.4 循環(huán)掃描算法CSCAN循環(huán)掃描算法是對(duì)掃描算法的改良.如果對(duì)磁道的訪問(wèn)請(qǐng)求是均勻分布的,當(dāng)磁頭到達(dá)磁盤的一端,并反向運(yùn)動(dòng)時(shí)落在磁頭之后的訪問(wèn)請(qǐng)求相對(duì)較少.這是由于這些磁道剛被處理,而磁盤另一端的請(qǐng)求密度相當(dāng)高,且這些訪問(wèn)請(qǐng)求等待的時(shí)間較長(zhǎng),為了解決這種情況,循環(huán)掃描算法規(guī)定磁頭單向移動(dòng).例如,只自里向外移動(dòng),當(dāng)磁頭移到最外的被訪問(wèn)磁道時(shí),磁頭立即返回到最里的欲訪磁道,即將最小磁道號(hào)緊接著最大磁道號(hào)構(gòu)成循環(huán),進(jìn)行掃描.三、實(shí)驗(yàn)流程3.1 系統(tǒng)功能圖最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法先來(lái)先效勞算法磁盤調(diào)度王界面掃描算法循環(huán)掃描算法圖3-1系統(tǒng)功能圖3.2 算法流程圖本次實(shí)驗(yàn)為實(shí)現(xiàn)磁盤調(diào)度算法

5、,分別實(shí)現(xiàn)四個(gè)算法并調(diào)試.四個(gè)算法算法包括：先來(lái)先效勞算法FCFS、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF、掃描算法SCAN、循環(huán)掃描算法CSCAN四個(gè)算法的流程圖分析如下.1先來(lái)先效勞算法FCFS的流程圖圖3-2先來(lái)先效勞算法的流程圖2最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF的流程圖圖3-3最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法的流程圖3掃描算法SCAN的流程圖圖3-4掃描算法的流程圖4循環(huán)掃描算法CSCAN的流程圖隹丹冒咆工桂芋輸加由mm輸刈南苜號(hào)承平解幽港成可場(chǎng)長(zhǎng)魔亓前鸚毒管使用冒泡海庫(kù)存圖3-5循環(huán)掃描算法的流程圖四、源程序#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#inc

6、lude<iostream.h>#include<math.h>#definemaxsize1000/*判斷輸入數(shù)據(jù)是否有效*/intdecide(charstr)/判斷輸入數(shù)據(jù)是否有效inti=0;while(stri!='0')if(stri<'0'|stri>'9')return0;break;i+;returni;/*將字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)字*/inttrans(charstr,inta)將字符串轉(zhuǎn)換成數(shù)字(inti;intsum=0;for(i=0;i<a;i+)sum=sum+(int)(stri-

7、'0')*pow(10,a-i-1);returnsum;/*冒泡排序算法*/int*bubble(intcidao,intm)(inti,j;inttemp;for(i=0;i<m;i+)/使用冒泡法按從小到大順序排列for(j=i+1;j<m;j+)if(cidaoi>cidaoj)temp=cidaoi;cidaoi=cidaoj;cidaoj=temp;cout<<"排序后的磁盤序列為：for(i=0;i<m;i+)/輸出排序結(jié)果cout<<cidaoi<<""cout<&l

8、t;endl;returncidao;/*先來(lái)先效勞調(diào)度算法*/voidFCFS(intcidao,intm)/磁道號(hào)數(shù)組,個(gè)數(shù)為mintnow;當(dāng)前磁道號(hào)intsum=0;/總尋道長(zhǎng)度intj,i;inta;charstr100;floatave;/平均尋道長(zhǎng)度cout<<"磁盤請(qǐng)求序列為："for(i=0;i<m;i+)/按先來(lái)先效勞的策略輸出磁盤請(qǐng)求序列cout<<cidaoi<<""cout<<endl;cout<<"請(qǐng)輸入當(dāng)前的磁道號(hào)："8: cin>&

9、gt;str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoB;elsenow=trans(str,a);瑜入當(dāng)前磁道號(hào)sum+=abs(cidao0-now);cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=0;i<m;i+)/輸出磁盤掃描序列cout<<cidaoi<<""for(i=0,j=1;j<m;i+,j+)/求平均尋道長(zhǎng)度sum+=abs(cidaoj-cidao

10、i);ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均尋道長(zhǎng)度："<<ave<<endl;/*最短尋道時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法*/voidSSTF(intcidao,intm)intk=1;intnow,l,r;inti,j,sum=0;inta;charstr100;floatave;cidao=bubble(cidao,m);/倜用冒泡排序算法排序cout<<"請(qǐng)輸入當(dāng)前的磁道號(hào)："C: cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=de

11、cide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoC;elsenow=trans(str,a);瑜入當(dāng)前磁道號(hào)if(cidaom-1<=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最大者,那么直接由外向內(nèi)依次給予各請(qǐng)求效勞cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=m-1;i>=0;i-)cout<<cidaoi<<""sum=now-cidao0;)if(cidao0>=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)小于請(qǐng)求序列中

12、最小者,那么直接由內(nèi)向外依次給予各請(qǐng)求效勞cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=0;i<m;i+)cout<<cidaoi<<""sum=cidaom-1-now;)if(now>cidao0&&now<cidaom-1)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最小者且小于最大者cout<<"磁盤掃描序列為："while(cidaok<now)/確定當(dāng)前磁道在已排的序列中的位置,后面的算法都用到了,可以直接復(fù)制后少量修改,節(jié)省時(shí)間.k+;l=k-1;r

13、=k;while(l>=0)&&(r<m)/當(dāng)前磁道在請(qǐng)求序列范圍內(nèi)if(now-cidaol)<=(cidaor-now)/選擇與當(dāng)前磁道最近的請(qǐng)求給予效勞cout<<cidaol<<""sum+=now-cidaol;now=cidaol;l=l-1;)elsecout<<cidaor<<""sum+=cidaor-now;now=cidaor;r=r+1;)if(l=-1)/磁頭移動(dòng)到序列的最小號(hào),返回外側(cè)掃描仍未掃描的磁道for(j=r;j<m;j+)cout

14、<<cidaoj<<""sum+=cidaom-1-cidao0;)else/B頭移動(dòng)到序列的最大號(hào),返回內(nèi)側(cè)掃描仍未掃描的磁道(for(j=l;j>=0;j-)cout<<cidaoj<<""sum+=cidaom-1-cidao0;)ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均尋道長(zhǎng)度："<<ave<<endl;)掃描調(diào)度算法/*/voidSCAN(intcidao,intm)/

15、先要給出當(dāng)前磁道號(hào)和移動(dòng)臂的移動(dòng)方向(intk=1;intnow,l,r,d;inti,j,sum=0;inta;charstr100;floatave;cidao=bubble(cidao,m);/倜用冒泡排序算法排序cout<<"請(qǐng)輸入當(dāng)前的磁道號(hào)："D: cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoD;)elsenow=trans(str,a);/輸入當(dāng)前磁道號(hào)if(cidaom-1<

16、=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最大者,那么直接由外向內(nèi)依次給予各請(qǐng)求效勞,此情況同最短尋道優(yōu)先cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=m-1;i>=0;i-)cout<<cidaoi<<""sum=now-cidao0;)if(cidao0>=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)小于請(qǐng)求序列中最小者,那么直接由內(nèi)向外依次給予各請(qǐng)求效勞,此情況同最短尋道優(yōu)先cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=0;i<m;i+)cout<<cidaoi<<

17、""sum=cidaom-1-now;if(now>cidao0&&now<cidaom-1)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最小者且小于最大者(while(cidaok<now)k+;l=k-1;r=k;cout<<"請(qǐng)輸入當(dāng)前移動(dòng)臂的移動(dòng)的方向：n"<<endl;cout<<"0:表示向內(nèi)1:表示向外："<<endl;cin>>d;if(d=0)/選擇移動(dòng)臂方向向內(nèi),那么先向內(nèi)掃描(cout<<"磁盤掃描序列為：&qu

18、ot;for(j=l;j>=0;j-)cout<<cidaoj<<""/輸出向內(nèi)掃描的序列for(j=r;j<m;j+)/磁頭移動(dòng)到最小號(hào),那么改變方向向外掃描未掃描的磁道cout<<cidaoj<<""/輸出向外掃描的序列sum=now-2*cidao0+cidaom-1;else砒擇移動(dòng)臂方向向外,那么先向外掃描(cout<<"磁盤掃描序列為："for(j=r;j<m;j+)cout<<cidaoj<<""/輸

19、出向外掃描的序列for(j=l;j>=0;j-)/磁頭移動(dòng)到最大號(hào),那么改變方向向內(nèi)掃描未掃描的磁道cout<<cidaoj<<""sum=-now-cidao0+2*cidaom-1;ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均尋道長(zhǎng)度："<<ave<<endl;/*循環(huán)掃描調(diào)度算法*/voidCSCAN(intcidao,intm)(intk=1;intnow,l,r;inti,j,sum=0;inta;charstr10

20、0;floatave;cidao=bubble(cidao,m);/倜用冒泡排序算法排序cout<<"請(qǐng)輸入當(dāng)前的磁道號(hào)："E: cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoE;elsenow=trans(str,a);瑜入當(dāng)前磁道號(hào)if(cidaom-1<=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最大者,那么直接將移動(dòng)臂移動(dòng)到最小號(hào)磁道依次向外給予各請(qǐng)求效勞cout<<"

21、;磁盤掃描序列為："for(i=0;i<m;i+)cout<<cidaoi<<""sum=now-2*cidao0+cidaom-1;if(cidao0>=now)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)小于請(qǐng)求序列中最小者,那么直接由內(nèi)向外依次給予各請(qǐng)求效勞,此情況同最短尋道優(yōu)先cout<<"磁盤掃描序列為："for(i=0;i<m;i+)cout<<cidaoi<<""sum=cidaom-1-now;if(now>cidao0&&now<

22、cidaom-1)/假設(shè)當(dāng)前磁道號(hào)大于請(qǐng)求序列中最小者且小于最大者cout<<"磁盤掃描序列為："while(cidaok<now)/單向反復(fù)地從內(nèi)向外掃描k+;l=k-1;r=k;for(j=r;j<m;j+)cout<<cidaoj<<""/輸出從當(dāng)前磁道向外掃描的序列for(j=0;j<r;j+)/當(dāng)掃描完最大號(hào)磁道,磁頭直接移動(dòng)到最小號(hào)磁道,冉向外掃描未掃描的磁道cout<<cidaoj<<""sum=2*cidaom-1+cidaol-now-2*

23、cidao0;ave=(float)(sum)/(float)(m);cout<<endl;cout<<"平均尋道長(zhǎng)度："<<ave<<endl;voidmain()inta;intc;/菜單項(xiàng)intcidaomaxsize;inti=0,count;charstr100;cout<<"請(qǐng)輸入磁道序列(輸入0結(jié)束)："<<endl;A:cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)

24、誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoA;/輸入錯(cuò)誤,跳轉(zhuǎn)到A,重新輸入elsecidaoi=trans(str,a);i+;while(cidaoi-1!=0)cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;elsecidaoi=trans(str,a);i+;count=i-1;/要訪問(wèn)的磁道數(shù)cout<<"輸入的磁道序列為："for(i=0;i<count;i+)cout&

25、lt;<cidaoi<<""/輸出磁道序列cout<<endl;while(1)cout<<endl;cout<<"“<<endl;cout<<"n1.先來(lái)先效勞2.最短尋道時(shí)間優(yōu)先3.掃描調(diào)度4.循環(huán)掃描5.退出n"<<endl;cout<<"“<<endl;G:cout<<"請(qǐng)選擇算法："F:cin>>str;/對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判斷a=decide(str);if(a=0

26、)cout<<"輸入數(shù)據(jù)的類型錯(cuò)誤,請(qǐng)重新輸入！"<<endl;gotoF;/輸入錯(cuò)誤,跳轉(zhuǎn)到F,重新輸入elsec=trans(str,a);if(c=5)break;if(c>5)cout<<"輸入的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤！請(qǐng)重新輸入"<<endl;gotoG;)switch(c)case 1: /使用FCFS算法FCFS(cidao,count);break;case 2: /使用SSTF算法SSTF(cidao,count);break;case 3: /使用SCAN算法SCAN(cidao,count);

27、break;case 4: /使用CSCAN算法CSCAN(cidao,count);break;)五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果4.1 程序主界面運(yùn)行程序后,將會(huì)提示用戶輸入磁道序列,并且以0結(jié)束.當(dāng)用戶輸入磁道序列后,系統(tǒng)將會(huì)重新顯示用戶輸入的磁道序列.程序主界面運(yùn)行圖如圖5-1所示.請(qǐng)輸入峽道序列?輸入日結(jié)束234£67899234567B輸入的瞳道序列為！1234567889234567圖5-1程序主界面4.2 先來(lái)先效勞算法(FCFS運(yùn)行結(jié)果選擇算法1之后,進(jìn)入算法1的操作.系統(tǒng)會(huì)顯示磁盤的請(qǐng)求序列.用戶需要輸入當(dāng)前的磁道號(hào),系統(tǒng)會(huì)顯示出磁盤的掃描序列和平均尋道長(zhǎng)度.由運(yùn)行結(jié)果可得出,先來(lái)先效勞算法的平均尋道長(zhǎng)度為24.75o先來(lái)先效勞算法的運(yùn)行圖如圖5-2所示.1.先來(lái)先效勞2.最短尋道時(shí)間優(yōu)先