操作系统课程设计磁盘调度算法

操作系统课程设计磁盘调

度算法

Newly compiled on November 23, 2020

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

2. 课程设计任务及要求

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。

2.掌握磁盘调度的基本概念，深刻体会各个算法的优缺点，以及算法间的相似点。

设计要求

1)定义与算法相关的数据结构，如PCB、队列等；

2）实现2种不同的调度算法（可使用伪代码或流程图进行分析）；

3）算法执行结束时，应给出总的寻道长度；

4）磁道访问序列随机生成，且要满足一定的数量要求（不少于100个）；

5）系统实现必须提供一定的交互性，所需测试数据应当以文件形式提供或者由用户在测试过程中给出，不可将测试数据“写死”在系统实现代码中；

6）必须给出足够的注释，注释量不得少于代码量的一半；

7）对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原型、使用方法，参数较为复杂的，还应该给出参数的具体描述；

3. 算法及数据结构

算法的总体思想（流程）

图a SSTF 调度算法示例图

用冒泡法对磁道数组进行排序 返回内侧（外侧）扫描

图b SSTF 算法流程示例图

原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}；

输入当前磁道号：now=100；ciidao[]={55,58,39,18,90,160,150,38,184}（可随机生成多个）

用户输入当前磁道号now ，比较当前磁道到每个磁道的移动将当前磁道号与剩余没有访问的磁道号进行比

38

39 39

55 55 55

58 58 58 58

90 90 90 90 90

now值:100 90 58 55 39

184

160 160

150 150 150

18 18 18 18

38 38 38 38

39 39 39 39

55 55 55 55

58 58 58 58

90 90 90 90

now值：18 150 160 184

图c SSTF算法队列示意图(按磁道访问顺序) 2.扫描（SCAN）算法

图d SCAN算法示例图

原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}；

输入当前磁道号：now=100；

选择磁道移动方向；

以磁道号增加的方向移动为例：

55

58 58

90 90 90

184 184 184 184

160 160 160 160 160

150 150 150 150 150 150

now值：100 150 160 184 90 58

18

38 38

39 39 39

55 55 55

58 58 58

90 90 90

184 184 184

160 160 160

150 150 150

now值:55 39 38

图e SCAN算法队列示意图（按磁道访问顺序）

实现过程中用到的系统调用

系统模块调用关系图

4.

now>=cidao[m-1]

100号90

执行操作的次序时，读写磁头总共移动多个柱面的距离，与先来先服务、算法比较，大幅度地减少了寻找时间，具有更好的寻道性能，因而缩短了为各访问者请求服务的平均时间，也就提高了系统效率。但最短查找时间优先（SSTF）调度，FCFS 会引起读写头在盘面上的大范围移动，SSTF查找距离磁头最短（也就是查找时间最短）的请求作为下一次服务的对象。SSTF查找模式有高度局部化的倾向，会推迟一些请求的服务，甚至引起无限拖延（又称饥饿）。

算法流程：输入磁头初始磁道号，序列长度，磁道号序列。选择磁盘调度算法（最短寻道时间优先调度(SSTF)）或（扫描调度算法(SCAN)）中的任意一个，若选择SSTF，则输出各进程被调度的顺序，并计算总的寻道长度和平均寻道长度，选择关闭则结束磁盘调度。

程序关键代码

for(i=0;i

for(j=i+1;j

{

if(array[i]>array[j])

{

temp=array[i];

array[i]=array[j];

array[j]=temp;

}

}

if(array[m-1]<=now) /*若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接由外向内依次给予各请求服务*/

{

for(i=m-1;i>=0;i--)

cout<

sum=now-array[0];

}

else

if(array[0]>=now) /*若当前磁道号小于请求序列中最小者，则直接由内向外依次给予各请求服务*/

while((l>=0)&&(r