操作系统实验_实验5

广州大学学生实验报告开课学院及实验室：计算机科学与工程实验室 2015年 12月 15日实验课操作系统实验成绩程名称实验项磁盘管理实验指导老师目名称(***报告只能为文字和图片,老师评语将添加到此处,学生请勿作答***)一、实验目的本实验的目的是通过设计一个磁盘调度模拟系统，以加深对FCFS、最短寻道时间以及电梯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、实验内容1、模拟一个磁盘调度算法；Visual C++ 6.0平台2、输入为一组作业的磁道请求；作业的寻到请求可以用一个数组模拟3、要求能够模拟FCFS、最短寻道时间、电梯算法三个磁盘调度算法；FCFS (First Come First Served )先来先服务，在计算机并行任务处理中，被视为最简单的任务排序策略，即是无论任务大小和所需完成时间，对先到的任务先处理，后到的任务后处理。

按照此算法，数组顺序输出即可。

最短寻道时间优先(ShortestSeekTimeFirst，SSTF)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，确定当前磁道，选择距离当前最近的。

电梯算法，磁臂仅移动到请求的最外道就回转。

反方向查找服务。

确定当前磁道以及运动方向，排序后的数组当前磁道以后的磁道顺序序输出，在将剩余反向输出。

4、输出为按选择的算法执行时的磁头移动轨迹和移动的总道数。

三、实验设备安装了Linux系统的电脑四、实验概要设计系统流程图：五、实验详细设计(1)先来先服务算法（FCFS）先来先服务（FCFS）调度:按先来后到次序服务，未作优化。

最简单的移臂调度算法是“先来先服务”调度算法，这个算法不必考虑当前移臂所在的位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。

先来先服务算法流程图：(2)最短寻道时间优先算法（SSTF）最短寻找时间优先调度算法总是从等待访问者中挑选寻找时间最短（距离当前移臂最近）的那个请求先执行的，而不管访问者到来的先后次序。

现在仍利用同一个例子来讨论，现在当100号柱面的操作结束后，应该先处理99号柱面的请求，然后到达108号柱面执行操作，随后处理129号柱面请求，后继操作的次序应该是142,156,53,31最短寻道时间优先算法流程图：(3)电梯算法（SCAN）SCAN 算法又称电梯调度算法。

SCAN算法是磁头前进方向上的最短查找时间优先算法，它排除了磁头在盘面局部位置上的往复移动，SCAN算法在很大程度上消除了SSTF算法的不公平性，但仍有利于对中间磁道的请求。

“电梯调度”算法在实现时，不仅要记住读写磁头的当前位置，还必须记住移动臂的当前前进方向。

电梯算法流程图：六、实验程序#include<iostream>#include<fstream>#include<iomanip>#include<stdio.h>using namespace std;const int MaxNumber=100;int TrackOrder[MaxNumber]; int MoveDistance[MaxNumber]; double AverageDistance;bool direction;int M;int N;void inputData(){cout<<"请输入磁道个数N: ";cin>>N;cout<<"\n请输入磁盘访问顺序(此部分由文件读入)。

"<<endl;fstream fin("F://磁盘调度文件.txt");for(int i=0;i<N;i++)fin>>TrackOrder[i];cout<<"\n请输入开始磁盘号M: ";cin>>M;}void showData(){cout<<"\n===============================显示配置信息=============================\n";cout<<"\n输入磁道个数N为:"<<N<<",开始磁盘号M:"<<M<<endl;cout<<"\n磁盘访问序列为: ";for(int i=0;i<N;i++)cout<<TrackOrder[i]<<" ";cout<<endl;}void FCFS(){int i,j;int sum=0;float avg;int Fcfs[MaxNumber];int sumArray[MaxNumber];for(i=0;i<N;i++)Fcfs[i]=TrackOrder[i];sumArray[0]=abs(M-Fcfs[0]);cout<<"\n从"<<M<<"号磁道开始"<<endl;cout<<"被访问的下一个磁道号: ";for(i=0;i<N;i++)cout<<Fcfs[i]<<" ";cout<<endl;cout<<"对应移动距离(磁道数): "<<sumArray[0]<<" ";for(i=0,j=1;j<N;i++,j++){sumArray[j]=abs(Fcfs[j]-Fcfs[i]);cout<<sumArray[j]<<" ";}for(i=0;i<N;i++)sum=sum+sumArray[i];avg=(float)sum/N;cout<<"\n总寻道长度:"<<sum;cout<<"\n平均寻道长度:"<<setprecision(3)<<avg<<endl<<endl;}void SSTF(){int i,j;int k=1;int s=0;int temp;int l,r;int sum=0;float avg=0;int Sstf[MaxNumber];int sumArray[MaxNumber];int Mnow;Mnow=M;for(i=0;i<N;i++)Sstf[i]=TrackOrder[i];for(i=0;i<N;i++){for(j=i+1;j<N;j++){if(Sstf[i]>Sstf[j]){temp=Sstf[i];Sstf[i]=Sstf[j];Sstf[j]=temp;}}}cout<<"\n从"<<Mnow<<"号磁道开始"<<endl; cout<<"被访问的下一个磁道号: ";if(Sstf[N-1]<=Mnow){for(i=N-1,s=0;i>=0;i--,s++){cout<<Sstf[i]<<" ";sumArray[s]=Mnow-Sstf[i];sum+=Mnow-Sstf[i];Mnow=Sstf[i];}}else{if(Sstf[0]>=Mnow){for(i=0,s=0;i<N;i++,s++){cout<<Sstf[i]<<" ";sumArray[s]=Sstf[i]-Mnow;sum+=Sstf[i]-Mnow;Mnow=Sstf[i];}}else{while(Sstf[k]<Mnow){k++;}l=k-1;r=k;if(Mnow-Sstf[l]<=(Sstf[r]-Mnow)) {while(l>=0){cout<<Sstf[l]<<" ";sumArray[s]=Mnow-Sstf[l];s=s+1;sum=sum+Mnow-Sstf[l];Mnow=Sstf[l];l=l-1;}Mnow=Sstf[0];for(j=r;j<N;j++){cout<<Sstf[j]<<" ";sumArray[s]=Sstf[j]-Mnow;s=s+1;sum+=Sstf[j]-Mnow;Mnow=Sstf[j];}}else{while(r<N){cout<<Sstf[r]<<" ";sumArray[s]=Sstf[r]-Mnow;s=s+1;sum+=Sstf[r]-Mnow;Mnow=Sstf[r];r=r+1;}Mnow=Sstf[N-1];for(j=1;j>=0;j--){cout<<Sstf[j]<<" ";sumArray[s]=Mnow-Sstf[j];s=s+1;sum+=Mnow-Sstf[j];Mnow=Sstf[j];}}}}cout<<endl;cout<<"对应移动距离(磁道数): ";for(i=0;i<N;i++){cout<<sumArray[i]<<" ";}avg=(float)sum/N;cout<<"\n总寻道长度:"<<sum;cout<<"\n平均寻道长度:"<<setprecision(3)<<avg<<endl<<endl; }void SCAN(){int i,j;int k=1;int s=0;int temp;int c,l,r;int sum=0;float avg=0;int Scan[MaxNumber];int sumArray[MaxNumber];int Mnow;Mnow=M;for(i=0;i<N;i++)Scan[i]=TrackOrder[i];for(i=0;i<N;i++){for(j=i+1;j<N;j++){if(Scan[i]>Scan[j]){temp=Scan[i];Scan[i]=Scan[j];Scan[j]=temp;}}}cout<<"请选择磁头移动方向[1-增加方向、0-减小方向]: "; cin>>c;cout<<"\n从"<<M<<"号磁道开始"<<endl;cout<<"被访问的下一个磁道号: ";if(Scan[N-1]<=Mnow){for(i=N-1,s=0;i>=0;i--,s++){cout<<Scan[i]<<" ";sumArray[s]=Mnow-Scan[i];sum+=Mnow-Scan[i];Mnow=Scan[i];}}else{if(Scan[0]>=Mnow){for(i=0,s=0;i<N;i++,s++){cout<<Scan[i]<<" ";sumArray[s]=Scan[i]-Mnow;sum+=Scan[i]-Mnow;Mnow=Scan[i];}}else{while(Scan[k]<Mnow){k++;}l=k-1;r=k;switch(c){case 0:{while(l>=0){cout<<Scan[l]<<" "; sumArray[s]=Mnow-Scan[l]; s=s+1;sum=sum+Mnow-Scan[l]; Mnow=Scan[l];l=l-1;}Mnow=Scan[0];for(j=r;j<N;j++){cout<<Scan[j]<<" "; sumArray[s]=Scan[j]-Mnow; s=s+1;sum+=Scan[j]-Mnow; Mnow=Scan[j];}break;}case 1:{while(r<N){cout<<Scan[r]<<" "; sumArray[s]=Scan[r]-Mnow; s=s+1;sum+=Scan[r]-Mnow; Mnow=Scan[r];r=r+1;}Mnow=Scan[N-1];for(j=l;j>=0;j--){cout<<Scan[j]<<" "; sumArray[s]=Mnow-Scan[j]; s=s+1;sum+=Mnow-Scan[j]; Mnow=Scan[j];}break;}cout<<"输入有误，请重新输入. ";}}}cout<<endl;cout<<"对应移动距离(磁道数): ";for(i=0;i<N;i++){cout<<sumArray[i]<<" ";}avg=(float)sum/N;cout<<"\n总寻道长度:"<<sum;cout<<"\n平均寻道长度:"<<setprecision(3)<<avg<<endl<<endl;}int main(){char choice;cout<<"\n===========================虚拟内存页面配置算法=======================\n\n";inputData();showData();cout<<endl;while(1){cout<<"====1-FCFS 磁盘调度算法====\n";cout<<"====2-SSTF 磁盘调度算法====\n";cout<<"====3-SCAN 磁盘调度算法====\n";cout<<"======其他任意键退出=======\n\n";cout<<"请输入功能键：";cin>>choice;switch(choice){case '1':cout<<"\nFCFS磁盘调度算法==>";FCFS();break;case '2':cout<<"\nSSTF磁盘调度算法==>";SSTF();break;case '3':cout<<"\nSCAN磁盘调度算法==>";SCAN();default: return 1;}}cin>>choice; getchar(); return 1;}七、实验结果截图1:截图2:截图3:如截图1~3所示，创建一个c文件，使用g++编译器编译并执行程序后，成功运行程序并且按照提示输入功能，即可以计算不同的磁盘调度算法的输出结果。