仿真模拟磁盘调度过程.docx

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1、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1392013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

2、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

3、，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

4、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if(aj-k0)

5、按方向访问i=0iinist rat or：ffiDebug8 (1). exe、A访访访访访、 j制要要要要要*制 wffl禀Bffl而请畚要访I项的磁道总数 司的磁道m 可的磁道2 = 21 可的磁道3： 12 可的磁道，4：22 可的磁道SH3 :旨针所在磁道:S1)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 ； 5C: Docu*ents and Sett ingsAdainistrator桌面Debug8 (1). exev商1121122213连磁盘调度算法1 .先来先服务(FCFS)2.扫描算法 (SCAN)Ld2）选择磁盘调度算法

6、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#includevoid 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 a20;/定义一个20的数组in

7、t 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;in;i+)ai=bi; 将 bi的值赋值给 ais=init;/init为初始的磁头位置sum=0;移臂总量设初值为0for(i=0;in;i+) 循环输出第n次访问的磁道(printf(第d 次访问的磁道:dn”,i+1,ai);sum+=abs(s-ai); 递归求和x=s-ai;/x为两个磁道的差值s=ai;/把当前ai的值给sy=ai-ai+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 (z0)/z0，表示转向k=k+1; /递归求出调

8、头的次数printf (平均寻道长度:fn”,sum*1.0/n); /输出平均寻道长度 printf(-移臂的总量:dn，sum);/输出移臂总量printf(调头的次数:dn”, 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0int a20;for(i=0;in;i+)ai=bi;将 bi的值赋值给 aifor(i=0;i1;i+) 循环磁道，以i为编号(for(j=0;jn;j+) /同时以j为编号循环磁道(i

9、f(ai-k)*(aj-k)=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(aj-k0)/找出比K小的磁道(biaoji=1; 标记定为1p=j; 保留此时j的值，给pbreak;if(biaoji=1) 找出小于K的且更接近的磁道(s=ap;把上述循环中找到的第一个小于K的磁道给sfor(j=0;j=i;j+)if(ajk&k-ajk-s)循环 aj,找到同样小于 K 但是大于s的值s=aj; 把循环找到的这个值给sp=j; 把此时的磁盘编号j给pap=ai; /把以访问的磁道用末尾的磁道替代printf（第%d次访问的磁道:dn”,n-i

10、,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=a0; 当前指针指向序列中第一个磁道for（j=0;j=i;j+）if（aj-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=aj;p=j;ap=ai; 同上printf（第d 次访问的磁道:dn”,n-i,s）;sum+=abs（k-s）;k=s; /改变指针的指向printf（平均寻道长度:fn”,sum*1.0/n）;printf（移臂的总量:dn”, sum）;printf（调头的次数:dn”, z）;void

11、 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0int a20;for(i=0;in;i+)ai=bi;/将 bi的值赋值给 aifor(i=0;i1;i+) 循环磁道，以i为编号(for(j=0;jn;j+)/同时以j为编号循环磁道(if(ai-k)*(aj-k)=0;i-)/通过循环把大于k的磁道排序输出(biaoji=0;for(j=0;j0)/找出比K大的磁道(biaoji=1;/标记定为1p=j;/保留此时j的值，给p break;if(biao

12、ji=1)(s=ap;/把上述循环中找到的第一个大于K的磁道给sfor(j=0;jk&aj-ks-k)/循环aj,找到同样大于K但是小于s的值s=aj;/把循环找到的这个值给sp=j;/把此时的磁盘编号j给pap=ai;/把以访问的磁道用末尾的磁道替代printf(第d 次访问的磁道:dn”,n-i,s);sum+=s-k;k=s;/改变指针的指向else(s=a0;for(j=0;j=i;j+)if(k-aj=k-s)(s=aj;p=j;ap=ai;printf(第%d次访问的磁道:dn”,n-i,s);/输出 sum+=abs(k-s);k=s;printf(平均寻道长度:fn”,sum*

13、1.0/n);/输出printf(移臂的总量:dn”, sum);printf(调头的次数:dn”, z);void main() /main 函数 (int a20;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;in;i+) /键盘输入访问的磁道：ai(printf(需要访问的磁道%d:,i+1);scanf(%d,&ai);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whil

14、e(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

15、);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

16、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

17、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,20012 百度百科.3 百度文库.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学生姓名韩琦1专业班级1计本10级1班设计题目磁盘调度的仿真模拟指导教师评语及意见:指导教师评阅成绩：指导教师签字：年月日注：此表装订在课程设计之后。