操作系统-磁盘调度
操作系统磁盘调度算法实验报告及代码

操作系统磁盘调度算法实验报告及代码一、实验目的通过实验掌握磁盘调度算法的实现过程,了解各种不同磁盘调度算法的特点和优缺点,并比较它们的性能差异。
二、实验原理磁盘调度是操作系统中的重要内容,其主要目的是提高磁盘的利用率和系统的响应速度。
常见的磁盘调度算法有:FCFS(先来先服务)、SSTF (最短寻道时间)、SCAN(扫描)、C-SCAN(循环扫描)等。
三、实验过程1.编写代码实现磁盘调度算法首先,我们需要定义一个磁盘请求队列,其中存放所有的IO请求。
然后,根据所选的磁盘调度算法,实现对磁盘请求队列的处理和IO请求的调度。
最后,展示运行结果。
以FCFS算法为例,伪代码如下所示:```diskQueue = new DiskQueue(; // 创建磁盘请求队列while (!diskQueue.isEmpty()request = diskQueue.dequeue(; // 取出队列头的IO请求//处理IO请求displayResult(; // 展示运行结果```2.运行实验并记录数据为了验证各种磁盘调度算法的性能差异,我们可以模拟不同的场景,例如,随机生成一批磁盘IO请求,并使用不同的磁盘调度算法进行处理。
记录每种算法的平均响应时间、平均等待时间等指标。
3.撰写实验报告根据实验数据和结果,撰写实验报告。
实验报告通常包括以下内容:引言、实验目的、实验原理、实验步骤、实验结果、实验分析、结论等。
四、实验结果与分析使用不同的磁盘调度算法对磁盘IO请求进行处理,得到不同的实验结果。
通过对比这些结果,我们可以看出不同算法对磁盘IO性能的影响。
例如,FCFS算法对于请求队列中的请求没有排序,可能会导致一些请求等待时间过长。
而SSTF算法通过选择离当前磁道最近的请求进行处理,能够减少平均寻道时间,提高磁盘性能。
五、实验总结通过本次实验,我们学习了操作系统中磁盘调度算法的原理和实现过程。
不同的磁盘调度算法具有不同的优缺点,我们需要根据实际情况选择合适的算法。
操作系统中的文件系统与磁盘调度
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操作系统中的文件系统与磁盘调度在计算机领域,操作系统扮演着管理硬件资源和提供用户界面的重要角色。
操作系统中的文件系统和磁盘调度是其中两个核心组件,它们负责管理和组织计算机上的文件和数据,以及有效地利用硬盘资源。
本文将就这两个主题进行探讨,并介绍它们在操作系统中的功能和原理。
一、文件系统文件系统是操作系统中负责管理计算机上文件的一种组织机制。
它为用户和应用程序提供了统一的接口,使其能够方便地读取、写入和管理文件。
文件系统的主要任务包括文件的创建、命名、存储和保护等。
1.1 文件的创建与命名在操作系统中,创建文件是通过调用特定的系统调用来完成的。
当用户或应用程序需要创建新文件时,操作系统会为该文件分配一个唯一的文件名和标识符,并将其存储在文件系统的目录结构中。
文件名通常由字母、数字和特殊字符组成,并具有一定的命名规则。
1.2 文件的存储文件系统通过使用文件存储空间来存储文件数据。
文件存储空间通常被划分为固定大小的块,每个块可以存储一定大小的数据。
当一个文件被创建时,操作系统会根据文件的大小来分配足够的存储块,并将文件数据存储在这些块中。
文件系统还负责维护文件的物理地址和逻辑地址的映射关系,以实现对文件的随机访问。
1.3 文件的保护文件系统还涉及到文件的保护机制,以确保文件的安全性和完整性。
操作系统通过为每个文件分配一定的权限和属性来实现对文件的保护。
这些权限和属性包括读、写和执行等操作的权限,以及文件的所有者、创建日期和大小等属性信息。
只有具有足够权限的用户或应用程序才能对文件进行读写操作,从而保护文件的机密性和完整性。
二、磁盘调度磁盘调度是指操作系统中负责管理硬盘访问的一种策略和算法。
由于磁盘的读写速度相比于存储器和处理器较慢,磁盘调度的目标是最大限度地减少磁盘访问的时间和延迟。
2.1 磁盘访问时间磁盘访问时间是指从磁盘发出读写请求到请求完成所需的时间。
它主要由磁盘寻道时间、旋转延迟时间和传输时间三部分组成。
操作系统有哪些主要调度算法
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操作系统有哪些主要调度算法操作系统调度算法一、磁盘调度1.先来先服务fcfs:是按请求访问者的先后次序启动磁盘驱动器,而不考虑它们要访问的物理位置2.最短一般说来时间优先sstf:使距当前磁道最近的命令访问者启动磁盘驱动器,即是使查找时间最短的那个作业先继续执行,而不考量命令访问者到来的先后次序,这样就消除了先来先服务调度算法中磁臂移动过小的问题3.扫描算法scan或电梯调度算法:总是从磁臂当前位置开始,沿磁臂的移动方向去选择离当前磁臂最近的那个柱面的访问者。
如果沿磁臂的方向无请求访问时,就改变磁臂的移动方向。
在这种调度方法下磁臂的移动类似于电梯的调度,所以它也称为电梯调度算法。
4.循环读取算法cscan:循环读取调度算法就是在读取算法的基础上改良的。
磁臂改成单项移动,由外向里。
当前边线已经开始沿磁臂的移动方向回去挑选距当前磁臂最近的哪个柱面的访问者。
如果沿磁臂的方向并无命令出访时,再返回最外,出访柱面号最轻的作业命令。
操作系统调度算法二、进程调度算法1.先进先出算法fifo:按照进程步入准备就绪队列的先后次序去挑选。
即为每当步入进程调度,总是把准备就绪队列的队首进程资金投入运转。
2.时间片轮转算法rr:分时系统的一种调度算法。
轮转的基本思想是,将cpu的处理时间划分成一个个的时间片,就绪队列中的进程轮流运行一个时间片。
当时间片结束时,就强迫进程让出cpu,该进程进入就绪队列,等待下一次调度,同时,进程调度又去选择就绪队列中的一个进程,分配给它一个时间片,以投入运行。
3.最低优先级算法hpf:进程调度每次将处理机分配给具备最低优先级的准备就绪进程。
最低优先级算法可以与相同的cpu方式融合构成可以抢占市场式最低优先级算法和不容抢占市场式最低优先级算法。
4.多级队列反馈法:几种调度算法的结合形式多级队列方式。
操作系统调度算法三、常用的批处理作业调度算法1.先来先服务调度算法fcfs:就是按照各个作业进入系统的自然次序来调度作业。
操作系统中的磁盘调度
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操作系统中的磁盘调度在计算机系统中,磁盘是一种存储设备,用于保存大量的数据和信息。
然而,由于磁盘的读写速度较慢,为了使系统更快地响应用户请求,操作系统必须对磁盘进行有效的调度和管理,以最大化磁盘的读写效率和响应速度。
磁盘调度是指操作系统通过算法和策略,对不同的磁盘访问请求进行排队和调度,以实现尽快地读取和写入数据。
在操作系统中,有多种磁盘调度算法可供选择,每种算法都有其优缺点,需要根据具体的应用场景和需求进行选择和配置。
常见的磁盘调度算法有以下几种:先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务调度算法是最简单的磁盘调度算法,也是最容易实现的一种。
该算法按照磁盘访问请求的到达时间进行排队,先到达的请求先被处理。
然而,这种算法存在“早期请求被占用磁道”的问题,即如果较远的磁道请求先到达,则后续较近磁道的请求需要较长时间等待,影响了系统响应速度。
最短寻道时间优先(SSTF)调度算法最短寻道时间优先调度算法是一种基于当前磁头位置的决策算法。
该算法选择最短路径到达下一个磁道,然后依此处理下一个请求。
该算法通常比FCFS算法更快,因为它能够同时考虑到时间和空间的因素。
然而,该算法可能会导致较远的请求长时间等待,称为“饿死”。
电梯调度算法电梯调度算法是一种非常流行的磁盘调度算法,也是一种比较高效的算法。
该算法是基于电梯的上下运动来模拟磁盘寻道,当磁头从某一端开始找到另一端时,该算法按照一个方向对请求进行排序。
在电梯运行的方向上的请求优先处理,直到到达另一个方向的尽头,然后更改方向继续处理请求。
由于该算法考虑了请求的位置和时间,因此可以实现快速响应和高效利用磁盘。
最佳(SCAN)调度算法最佳调度算法是一种类似于电梯调度算法的算法,也是一种基于电梯寻道模型的算法。
该算法沿着磁盘表面进行扫描,按照磁头运动的方向对请求进行排序,并在到达尽头时更改方向。
该算法在大多数情况下比FCFS算法和SSTF算法更快,但也有可能因为某些操作导致请求长时间等待。
计算机操作系统第七章--磁盘调度
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7.1.1磁盘性能简述
2.移动头磁盘 每个盘面配一个磁头,装入磁臂 中,为能访问该盘面上的所有磁道,该 磁头必须移动进行寻道。移动头磁盘只 能进行串行读/写,I/O速度较慢,但结 构简单,广泛地用于中、小型磁盘设备 中。在微机上配置的温盘(温彻斯特)和 软盘,都采用移动磁头结构,故本节主 要针对这类磁盘的I/O进行讨论。
7.1.3 各种扫描算法
N步SCAN算法是将磁盘请求队 列分成若干个长度为N的子队列,磁 盘调度将按FCFS算法依次处理这些 子队列。每处理一个队列时,又是 按SCAN算法,对一个队列处理完后 又处理其它队列,这样就可避免出 现粘着现象。
7.1.3 各种扫描算法
当N值取得很大时,会使N步扫描 算法的性能,接近于SCAN算法的性 能,当N=1时,N步SCAN算法退化 为FCFS算法。
58
55 39
32
3 16
38
18
1
20
平均寻道长度:27.8
7.1.3 各种扫描算法
二、循环扫描CSCAN(Circular SCAN)单 向扫描 SCAN算法既能获得较好的性能, 又能访止进程饥饿,广泛用于大、中、 小型 机和网络中的磁盘调度。
7.1.3 各种扫描算法
问题:当磁头刚从里向外移动过 某一磁道时,恰有一进程请求访问 此磁道,这时该进程必须等待,待 磁头从里向外,然后再从外向里扫 描完所有要访问的磁道后,才处理 该进程的请求,致使该进程的请求 被严重地推迟。
7.1.3 各种扫描算法
被访问的下 一个磁道号 150 160 184 18 38 39 55 58 90 移动距离 (磁道数) 50 10 24 166 20 1 16 3 32
平均寻道长度:27.5
操作系统磁盘调度算法例题讲解
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操作系统磁盘调度算法例题讲解1. 磁盘调度算法的背景和意义磁盘调度算法是操作系统中的重要组成部分,它的主要目的是优化磁盘访问,提高磁盘I/O操作的效率。
在计算机系统中,磁盘是一个重要的存储介质,它负责存储和读写数据。
然而,由于磁盘访问具有机械运动延迟和寻道时间等特性,使得磁盘I/O操作成为计算机系统中一个性能瓶颈。
为了解决这个问题,人们提出了各种各样的磁盘调度算法。
这些算法通过优化访问顺序、减少寻道时间、提高数据传输率等方式来提高磁盘I/O操作效率。
因此,深入了解和掌握不同类型的磁盘调度算法对于优化计算机系统性能具有重要意义。
2. 先来先服务(FCFS)调度算法先来先服务(First-Come, First-Served)是最简单、最直观的一种磁盘调度算法。
它按请求顺序处理I/O请求。
当一个请求到达时,在当前位置完成当前请求后再处理下一个请求。
然而,在实际应用中,FCFS存在一些问题。
首先,它无法充分利用磁盘的带宽,因为磁盘的读写头可能在处理当前请求时,其他请求已经到达。
其次,由于磁盘请求的随机性,FCFS可能导致某些请求等待时间过长。
3. 最短寻道时间优先(SSTF)调度算法最短寻道时间优先(Shortest Seek Time First)是一种基于当前位置选择下一个最近请求的调度算法。
在SSTF算法中,选择离当前位置最近的请求进行处理。
SSTF算法相对于FCFS算法来说,在减少寻道时间方面有一定的优势。
它能够充分利用磁盘带宽,并且能够减少某些请求等待时间过长的问题。
然而,SSTF算法也存在一些问题。
首先,在某些情况下,由于选择最近的请求进行处理,可能导致某些较远位置上的请求长期等待。
其次,在高负载情况下,由于大量随机访问导致寻道距离变大,SSTF 算法可能会导致饥饿现象。
4. 扫描(SCAN)调度算法扫描(SCAN)是一种按一个方向依次处理I/O请求,并在到达边界后改变方向的调度算法。
SCAN算法从一个方向开始处理请求,直到到达磁盘的边界。
操作系统-磁盘的驱动调度
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0、磁盘的驱动调度有“移臂调度”和“旋转调度”两部分组成。
常用的移臂调度算法有:先来先服务算法最短寻找时间优先算法电梯调度算法单向扫描算法。
(要注意题目要求的是哪种算法,求总移动距离还是平均移动距离)假设柱面的编号从0到199。
例如,如果现在读写磁头正在53号柱面上执行输入输出操作,而等待访问者依次要访问的柱面为98,183,37,122,14,124,65,67。
(1).先来先服务调度算法当53号柱面上的操作结束后,访问柱面的次序为98,183,37,122,14,124,65,67。
读写磁头总共移动了640个柱面的距离。
(从53开始,每次移动距离之和,平均移动距离是640/8=80个柱面)(2).最短寻找时间优先调度算法现在当53号柱面的操作结束后,访问次序为65、67、37、14,98,122,124,183。
读写磁头总共移动了236个柱面的距离。
(从53开始,每次找距离当前最近的进行移动)(3) 电梯调度算法由于该算法是与移动臂的方向有关,所以,应分两种情况来讨论。
(i)移动臂先向外移。
当前正在53号柱面执行操作的读写磁头是移动臂由里向外(向0号柱面方向)带到53号柱面的位置,因此,当访问53号柱面的操作结束后,依次访问的次序为37、14,65,67,98,122,124,183。
读写磁头共移动了208个柱面的距离。
(ii)移动臂先向里移。
当前正在53号柱面执行操作的读写磁头是移动臂由外向里(向柱面号增大方向)带到53号柱面的位置,因此,当访问53号柱面的操作结束后,依次访问的次序为65、67,98,122,124,183、37,14柱面的访问者服务。
读写磁头共移动了299个柱面的距离。
(总之象电梯一样,移动一个来回完成所有访问)(4).单向扫描调度算法方向是从外向里扫描,即从0柱面开始,访问的柱面次序为:65,67,98,122,124,183,14,37 读写磁头一共移动了12+2+31+24+2+59+14+231. 一个磁盘组有100个柱面,每柱面8个磁道,每磁道8个扇区,现有一个文件含5000个记录,每记录与扇区大小相等,在磁盘组上顺序存放(从0面0道0扇区开始),问(1)第3468个记录的物理位置(2)第56个柱面上第7磁道第5扇区对应的块号。
操作系统的调度名词解释

操作系统的调度名词解释作为计算机科学中的重要概念,操作系统的调度在计算机系统的运行中起到了至关重要的作用。
通过合理的调度算法,操作系统能够合理分配和管理计算机资源,提高系统的性能和效率。
本文将对操作系统调度中的一些重要名词进行解释,以帮助读者更好地理解和掌握这一领域。
1. 进程调度进程调度是操作系统中的一个重要概念,它指的是操作系统通过预设的调度算法,合理选择优先级最高的进程,并分配CPU时间片给该进程执行。
进程调度的目标是提高系统的性能和响应速度,以确保各个进程都能得到公平的执行机会。
常见的进程调度算法包括先来先服务、短作业优先、时间片轮转等。
2. 线程调度线程调度是对操作系统中线程的分配和执行进行管理和调度的过程。
线程调度的目标是合理分配CPU时间片,使得多个线程能够并发执行,以提高程序的效率和响应速度。
常见的线程调度算法有优先级调度、时间片轮转、多级反馈队列等。
3. 中断调度中断调度是操作系统对中断事件的处理和分配过程。
在计算机运行中,发生中断事件时,操作系统需要及时响应并进行相应的处理操作。
中断调度的目标是尽快响应中断事件,将控制权转移到相应的中断处理程序,并在处理完之后返回原来的进程继续执行。
4. IO调度IO调度是操作系统在处理IO请求时的调度过程。
由于独立于CPU的IO设备存在速度差异,操作系统需要合理调度IO请求的顺序和时间,以提高系统的整体性能和效率。
常用的IO调度算法有先来先服务、最短寻道时间优先、电梯算法等。
5. 内存调度内存调度是指操作系统对内存中进程的分配和管理过程。
在多道程序设计环境下,操作系统需要合理选择和分配内存资源,以提高系统的利用率和性能。
内存调度的目标是实现内存的最佳利用和动态分配。
常见的内存调度算法有分页调度、分段调度、段页式调度等。
6. 磁盘调度磁盘调度是指操作系统中对磁盘访问请求的调度过程。
由于磁盘访问需要相当的时间,操作系统需要选择合适的算法来优化磁盘访问顺序,以提高磁盘的读写效率和响应时间。
操作系统的磁盘调度与缓存管理
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操作系统的磁盘调度与缓存管理一、引言在计算机系统中,操作系统扮演着重要的角色,其中磁盘调度和缓存管理是操作系统中的两个重要组成部分。
磁盘调度算法用于确定磁盘上请求访问的顺序,而缓存管理则负责提高系统的访问速度和性能。
本文将探讨操作系统中的磁盘调度和缓存管理的原理、算法以及在实际应用中的重要性。
二、磁盘调度1. 磁盘的基本原理磁盘是计算机中常见的外部存储设备,由盘片、磁头、磁道和扇区等组成。
磁盘通过旋转和移动磁头的方式实现数据的读写操作。
2. 磁盘调度算法磁盘调度算法的目标是提高磁盘访问的效率,减少寻道时间和旋转延迟。
其中常见的磁盘调度算法有先来先服务(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)、电梯扫描(SCAN)等。
3. 磁盘调度算法的比较与选择不同的磁盘调度算法根据不同的工作负载和性能需求,可能会产生不同的效果。
因此,在选择磁盘调度算法时需要综合考虑各种因素,包括磁盘访问模式、请求队列大小、响应时间等。
三、缓存管理1. 缓存的基本概念缓存是一种临时存储介质,用于提高计算机系统的读写速度。
操作系统中的缓存一般包括内存缓存和磁盘缓存,常用的缓存算法有最近最少使用(LRU)、先进先出(FIFO)等。
2. 缓存替换策略当缓存已满时需要替换其中的数据,缓存替换策略决定了替换的规则。
常见的缓存替换策略包括LRU、FIFO、最不经常使用(LFU)等,不同的策略适用于不同的应用场景和性能需求。
3. 缓存一致性缓存一致性是指多个缓存之间保持数据的一致性,以防止读写冲突和数据错误。
常用的缓存一致性协议有写回(write back)和写直达(write through)等。
四、磁盘调度与缓存管理的重要性磁盘调度和缓存管理是操作系统中的关键模块,它们的性能直接影响着系统的读写速度和效率。
通过优化磁盘调度算法和缓存管理策略,可以提高系统的响应速度、减少用户等待时间,并且降低系统资源的开销。
五、结论磁盘调度和缓存管理是操作系统中的两个重要组成部分,它们分别通过改善磁盘访问的效率和提高数据读写速度来优化系统性能。
操作系统-磁盘调度算法
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操作系统-磁盘调度算法1 一次磁盘读/写操作需要的时间寻找时间(寻道时间)T s:在读/写数据前,需要将磁头移动到指定磁道所花费的时间。
寻道时间分两步:(1) 启动磁头臂消耗的时间:s。
(2) 移动磁头消耗的时间:假设磁头匀速移动,每跨越一个磁道消耗时间为m,共跨越n条磁道。
则寻道时间T s= s + m * n。
磁头移动到指定的磁道,但是不一定正好在所需要读/写的扇区,所以需要通过磁盘旋转使磁头定位到目标扇区。
延迟时间T R:通过旋转磁盘,使磁头定位到目标扇区所需要的时间。
设磁盘转速为r(单位:转/秒,或转/分),则平均所需延迟时间T R=(1/2)*(1/r) = 1/2r。
1/r就是转一圈所需的时间。
找到目标扇区平均需要转半圈,因此再乘以1/2。
传输时间T R:从磁盘读出或向磁盘中写入数据所经历的时间,假设磁盘转速为r,此次读/写的字节数为b,每个磁道上的字节数为N,则传输时间T R= (b/N) * (1/r) = b/(rN)。
每个磁道可存N字节数据,因此b字节数据需要b/N个磁道才能存储。
而读/写一个磁道所需的时间刚好是转一圈的时间1/r。
总的平均时间T a= T s+ 1/2r + b/(rN),由于延迟时间和传输时间都是与磁盘转速有关的,且是线性相关。
而转速又是磁盘的固有属性,因此无法通过操作系统优化延迟时间和传输时间。
所以只能优化寻找时间。
2 磁盘调度算法2.1 先来先服务算法(FCFS)算法思想:根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。
假设磁头的初始位置是100号磁道,有多个进程先后陆续地请求访问55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。
按照先来先服务算法规则,按照请求到达的顺序,磁头需要一次移动到55、58、39、18、90、160、150、38、184号磁道。
磁头共移动了 45 + 3 + 19 + 21 + 72 + 70 + 10 + 112 + 146 = 498个磁道。
操作系统-磁盘调度算法实验报告
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操作系统实验报告实验六磁盘调度算法班级:学号:姓名:一、需求分析1、实验目的:通过这次实验,加深对磁盘调度算法的理解,进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的实现方法。
2、问题描述:设计程序模拟先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的工作过程。
假设有n个磁道号所组成的磁道访问序列,给定开始磁道号m和磁头移动的方向(正向或者反向),分别利用不同的磁盘调度算法访问磁道序列,给出每一次访问的磁头移动距离,计算每种算法的平均寻道长度。
3、程序要求:1)利用先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN 和循环SCAN算法模拟磁道访问过程。
2)模拟四种算法的磁道访问过程,给出每个磁道访问的磁头移动距离。
3)输入:磁道个数n和磁道访问序列,开始磁道号m和磁头移动方向(对SCAN和循环SCAN算法有效),算法选择1-FCFS,2-SSTF,3-SCAN,4-循环SCAN。
4)输出:每种算法的平均寻道长度。
二、概要设计1、程序中的变量及数据结构的定义a) 自定义的整型向量类型:typedef vector<int> vInt;b) 磁道的结构体:struct OrderItem{int Data; //磁道号bool IsVisited;//磁道是否已被访问};c) 磁道序列类型:typedef vector<OrderItem> Order;d) 存储待访问磁道序列:Order InitOrder;e) 存储已被访问的磁道序列:vInt TrackOrder;f) 移动距离序列:vInt MoveDistance;g) 平均寻道长度:double AverageDistance;2、主要函数说明a)获取用户输入的磁盘个数和磁盘的访问序列:void InitDate(int &num);参数num为磁道个数b)先来先服务算法:void FCFS(int disk);c)最短寻道时间优先算法:void SSTF(int disk);d)扫描算法:void SCAN(int disk);e)循环扫描算法:void CSCAN(int disk);f)void Show(int disk);3、主函数的流程三、详细设计1.FCFS算法a)说明:根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
操作系统磁盘调度算法例题讲解
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操作系统磁盘调度算法例题讲解磁盘调度算法是操作系统中一个重要的组成部分,其主要任务是根据不同的策略来优化磁盘访问的效率,提高系统的性能。
在现代计算机系统中,磁盘调度算法扮演着至关重要的角色,不仅直接影响到系统的响应速度和吞吐量,同时也对系统的稳定性和可靠性产生着重要影响。
因此,研究和了解磁盘调度算法的原理和实现是非常有必要的。
磁盘调度算法通常可以分为多种类型,每种类型都有自己的特点和适用场景。
在实际应用中,合理选择和使用适合当前系统需求的磁盘调度算法可以有效提升系统的性能和稳定性。
本文将针对几种常见的磁盘调度算法进行详细讲解,包括先进先出(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)、扫描(SCAN)、循环扫描(C-SCAN)、最短服务时间优先(SSTF)等,并结合实例对其进行深入分析。
先进先出(FCFS)是最简单的磁盘调度算法之一,它按照磁盘请求的顺序进行调度,即先到达的请求先服务。
这种算法的优点是实现简单,适用于小负载情况下。
然而,FCFS算法存在一个明显的缺点,即平均响应时间较长,因为它无法考虑磁头移动的距离而导致延迟较大。
在某些情况下,FCFS算法可能导致磁头频繁在磁道之间移动,降低了系统的效率。
最短寻道时间优先(SSTF)是一种更为优化的磁盘调度算法,它总是选择离当前磁头位置最近的请求进行处理。
SSTF算法可以有效减少磁头的移动距离,从而降低了平均寻道时间和响应时间,提高了系统的性能。
然而,SSTF算法可能导致一些请求长时间等待,造成部分磁道请求的饥饿现象。
因此,在实际应用中,需要权衡考虑不同算法之间的优劣,选择最适合当前系统需求的算法。
扫描(SCAN)算法是一种经典的磁盘调度算法,它模拟磁头在盘面上的扫描运动,按一个方向移动磁头直到碰到磁盘的边界,然后反向继续扫描。
SCAN算法可以有效减少寻道时间,提高磁盘的利用率。
然而,SCAN算法存在一个缺点,即可能导致中间磁道请求长时间等待的问题。
操作系统磁盘调度算法例题讲解
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磁盘调度算法的优化策略一、磁盘调度算法概述磁盘调度算法是指决定何时访问磁盘的一种算法。
在操作系统中,磁盘调度算法被用来优化磁盘读写操作的效率,从而提高系统的响应速度和吞吐量。
常见的磁盘调度算法包括先来先服务 (FCFS)、最短时间优先 (SSTF)、单向扫描调度算法和顺序扫描调度算法等。
二、磁盘调度算法的优化策略1. 优先级调度算法优先级调度算法是一种基于优先级的磁盘调度算法。
在该算法中,系统为每个进程设置了一个优先级,优先级高的进程将优先获得磁盘访问权限。
这种算法可以有效地避免进程之间的争用,从而提高系统的响应速度和吞吐量。
2. 负载均衡调度算法负载均衡调度算法是一种基于负载均衡的磁盘调度算法。
在该算法中,系统将根据磁盘访问频率和访问时间等因素,将磁盘访问权限分配给不同的磁盘。
这种算法可以有效地避免磁盘的拥堵和负载不均,从而提高系统的性能和可靠性。
3. 动态优先级调度算法动态优先级调度算法是一种基于进程优先级的动态磁盘调度算法。
在该算法中,系统将根据进程的优先级和当前磁盘负载等因素,动态地调整进程的访问权限。
这种算法可以有效地避免进程之间的争用,从而提高系统的响应速度和吞吐量。
4. 轮询调度算法轮询调度算法是一种基于轮询的磁盘调度算法。
在该算法中,系统将定期对所有磁盘进行访问,以确保所有磁盘都得到充分的利用。
这种算法可以有效地避免磁盘的拥堵和负载不均,从而提高系统的性能和可靠性。
三、总结磁盘调度算法是操作系统中重要的一环,其优化策略可以提高系统的响应速度和吞吐量,从而提高系统的性能和可靠性。
常见的磁盘调度算法包括优先级调度算法、负载均衡调度算法、动态优先级调度算法和轮询调度算法等,其中每种算法都有其优势和劣势,系统管理员需要根据具体情况选择合适的算法。
[整理]操作系统的三大调度机制及算法
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[整理]操作系统的三⼤调度机制及算法⽬录操作系统的三⼤调度机制,分别是「进程调度/页⾯置换/磁盘调度算法」。
进程调度算法进程调度算法也称 CPU 调度算法,毕竟进程是由 CPU 调度的。
当 CPU 空闲时,操作系统就选择内存中的某个「就绪状态」的进程,并给其分配 CPU。
什么时候会发⽣ CPU 调度呢?通常有以下情况:1. 当进程从运⾏状态转到等待状态;2. 当进程从运⾏状态转到就绪状态;3. 当进程从等待状态转到就绪状态;4. 当进程从运⾏状态转到终⽌状态;其中发⽣在 1 和 4 两种情况下的调度称为「⾮抢占式调度」,2 和 3 两种情况下发⽣的调度称为「抢占式调度」。
⾮抢占式的意思就是,当进程正在运⾏时,它就会⼀直运⾏,直到该进程完成或发⽣某个事件⽽被阻塞时,才会把 CPU 让给其他进程。
⽽抢占式调度,顾名思义就是进程正在运⾏的时,可以被打断,使其把 CPU 让给其他进程。
那抢占的原则⼀般有三种,分别是:时间⽚原则、优先权原则、短作业优先原则。
你可能会好奇为什么第 3 种情况也会发⽣ CPU 调度呢?假设有⼀个进程是处于等待状态的,但是它的优先级⽐较⾼,如果该进程等待的事件发⽣了,它就会转到就绪状态,⼀旦它转到就绪状态,如果我们的调度算法是以优先级来进⾏调度的,那么它就会⽴马抢占正在运⾏的进程,所以这个时候就会发⽣ CPU 调度。
那第 2 种状态通常是时间⽚到的情况,因为时间⽚到了就会发⽣中断,于是就会抢占正在运⾏的进程,从⽽占⽤ CPU。
调度算法影响的是等待时间(进程在就绪队列中等待调度的时间总和),⽽不能影响进程真在使⽤ CPU 的时间和 I/O 时间。
接下来,说说常见的调度算法:1. 先来先服务调度算法2. 最短作业优先调度算法3. ⾼响应⽐优先调度算法4. 时间⽚轮转调度算法5. 最⾼优先级调度算法6. 多级反馈队列调度算法先来先服务调度算法最简单的⼀个调度算法,就是⾮抢占式的先来先服务(First Come First Severd, FCFS)算法了。
操作系统磁盘调度算法例题讲解
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操作系统磁盘调度算法例题讲解磁盘调度算法是操作系统中用于确定磁盘上数据访问顺序的算法。
它的目标是提高磁盘I/O的效率,减少磁盘访问时间。
以下是一个例题,我们通过讲解来了解磁盘调度算法的工作原理。
假设一个磁盘上有以下请求序列:98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67。
磁头起始位置为53,磁道编号从0到199。
假设每个磁道的大小为1。
我们现在来分别讲解几种常见的磁盘调度算法如何处理这个请求序列:1. 先来先服务算法(First Come First Serve, FCFS)FCFS算法会按照请求的顺序进行处理。
根据给定的请求序列,磁头依次移动到98,然后到达183,再到37,以此类推。
计算总共移动的磁道数,得到结果为:98-53 + 183-98 + 183-37 + 122-37 + 122-14 + 124-14 + 124-65 + 67-65 = 640。
2. 最短寻道时间优先算法(Shortest Seek Time First, SSTF) SSTF算法会选择离当前磁头位置最近的请求进行处理。
对于请求序列98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67,初始磁头位置为53,我们按照离当前位置最近的请求的顺序进行处理。
首先找到最近的请求是37,磁头移动到37,然后移动到14,继续移动到65,以此类推。
计算总共移动的磁道数,得到结果为:37-53 + 14-37 + 65-14 + 67-65 + 98-67 + 122-98 + 124-122 + 183-124 = 236。
3. 扫描算法(Scan)扫描算法,也叫电梯算法,是按照一个方向上的顺序进行移动,直到到达最上方或最下方,然后改变方向继续移动。
对于给定的请求序列,我们可以选择一个方向(向上或向下),然后依次处理请求。
对于本例中的请求序列,假设选择向上移动。
磁头依次移动到65,然后67,再到98,然后122,以此类推,直到183。
操作系统实验磁盘调度算法实验报告
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操作系统实验磁盘调度算法实验报告一.实验目的本实验旨在通过磁盘调度算法的模拟,探究不同调度算法对磁盘访问性能的影响,了解各种算法的特点和适用场景。
二.实验方法本实验通过编写磁盘调度模拟程序,实现了三种常见的磁盘调度算法:FCFS(先来先服务)、SSTF(最短寻找时间优先)和SCAN(扫描算法)。
实验中使用C语言编程语言,并通过随机生成的队列模拟磁盘访问请求序列。
三.实验过程1.FCFS(先来先服务)算法FCFS算法是一种非常简单的调度算法,它按照请求到达的顺序进行调度。
在实验中,我们按照生成的请求队列顺序进行磁盘调度,记录每次磁头移动的距离。
2.SSTF(最短寻找时间优先)算法SSTF算法是一种动态选择离当前磁头位置最近的磁道进行调度的算法。
在实验中,我们根据当前磁头位置和请求队列中的磁道位置,选择距离最近的磁道进行调度。
然后将该磁道从请求队列中移除,并记录磁头移动的距离。
3.SCAN(扫描算法)算法SCAN算法是一种按照一个方向进行扫描的算法,它在每个方向上按照磁道号的顺序进行调度,直到扫描到最边缘磁道再折返。
在实验中,我们模拟磁头从一个端点开始,按照磁道号从小到大的顺序进行调度,然后再折返。
记录磁头移动的距离。
四.实验结果与分析我们通过生成不同数量的请求队列进行实验,记录每种算法的磁头移动距离,并进行比较。
实验结果显示,当请求队列长度较小时,FCFS算法的磁头移动距离较短,因为它按照请求到达的顺序进行调度,无需寻找最短的磁道。
然而,当请求队列长度较大时,FCFS算法的磁头移动距离会显著增加,因为它不能根据距离进行调度。
SSTF算法相对于FCFS算法在磁头移动距离上有了明显改进。
SSTF算法通过选择最短的寻找时间来决定下一个访问的磁道,因此可以减少磁头的移动距离。
然而,在请求队列中存在少量分散的请求时,SSTF算法可能会产生扇区的服务死锁现象,导致一些磁道无法及时访问。
SCAN算法通过扫描整个磁盘来进行调度,有效解决了FCFS算法有可能导致的服务死锁问题。
操作系统磁盘调度算法
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操作系统磁盘调度算法磁盘调度算法的作用在计算机系统中,磁盘是一个重要的存储设备,而磁盘调度算法则是管理磁盘读写请求的关键操作之一。
磁盘调度算法可以使磁盘的读写时间最小,提高磁盘的利用率,保证磁盘的可靠性。
常见的磁盘调度算法先来先服务(FCFS)先来先服务是一种简单、易于实现的磁盘调度算法。
它将磁盘请求队列中的请求按照队列顺序进行服务,即磁盘读写请求按照先来先服务的原则被服务。
例如,如果请求队列为1,2,3,4,5,则磁头先会寻找1,完成后再寻找2,以此类推。
当然,这种算法会存在“饥饿”现象,即后面的请求需要等待前面的请求完成后才能获得服务。
最短寻道时间优先(SSTF)SSTF是一种比FCFS更优秀的算法,它选择离当前磁头位置最近的请求为下一个服务对象。
这种算法的好处在于,可以减少磁头的寻道时间。
例如,如果当前磁头在请求队列的3个请求2, 5和8的中间位置,则SSTF会选择请求2,这样会比选择5或8更快地完成磁盘读写。
扫描算法(SCAN)扫描算法,也称电梯算法,是一种沿着磁道的方向移动磁头的算法。
在扫描算法中,磁头在一个方向上移动,直到到达最边缘,然后开始沿着相反的方向移动,直到服务完整个队列。
例如,如果磁头的移动方向是向“外”(即向磁道号增大的方向),磁头将服务最小的请求,然后继续向下寻找。
当磁头到达队列的最大值后,再继续向“内”折回。
这种算法将会循环操作队列,直到完成服务。
循环扫描算法(C-SCAN)循环扫描算法是一种改进版的SCAN算法,它将SCAN算法改进成了一个环形的磁盘,在这个环形的磁盘上磁头运动方向是单向的。
与SCAN算法不同的是,当读写头到达一端时,它不会立即返回而是重新回到另一端继续扫描。
例如,一旦磁头到达队列的最大值,它会马上返回队列的最小值,这样可以更好地利用闲置时间服务队列。
磁盘调度算法的选择在实际应用中,选择适当的磁盘调度算法对于磁盘性能有着至关重要的影响。
FCFS算法简单但性能一般,SSTF算法寻找最近请求可提高系统性能,SCAN和C-SCAN算法可以处理高负载的读写请求。
操作系统中的文件分配与磁盘调度算法
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操作系统中的文件分配与磁盘调度算法在操作系统中,文件分配和磁盘调度算法是两个重要的概念,它们对于磁盘的利用和性能优化起着至关重要的作用。
本文将从文件分配与磁盘调度算法的基础概念、常见算法以及优化策略等方面进行探讨和分析。
一、文件分配算法文件分配算法是指操作系统中用于管理存储设备,特别是磁盘存储设备中文件分配的方法和策略。
常见的文件分配算法有顺序分配、链式分配、索引分配和混合分配等。
1.顺序分配算法:顺序分配算法是将磁盘分成固定大小的块,每个块可以分配给一个文件,文件存储时按照顺序将块分配给文件。
这种算法简单高效,但容易出现外部碎片。
2.链式分配算法:链式分配算法是将文件的地址信息记录在文件目录中,每个文件的数据块可以散布在整个磁盘中,通过链表将其连接起来。
这种算法不会产生外部碎片,但是需要有指针字段。
3.索引分配算法:索引分配算法是在磁盘上建立一个索引表,用来记录每个文件所占用的磁盘块号。
这种算法具有较好的查找性能,但是索引表本身需要占用磁盘空间。
4.混合分配算法:混合分配算法是将前面提到的多种分配算法结合起来使用,根据文件的大小、访问模式等因素来选择合适的分配方式。
二、磁盘调度算法磁盘调度算法是指操作系统中用于调度磁盘访问请求的算法,其目的是提高磁盘的性能,减少磁盘访问的平均寻道时间。
常见的磁盘调度算法有先来先服务(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)、电梯算法(SCAN)等。
1.先来先服务算法(FCFS):FCFS算法是按照磁盘请求的到达顺序进行调度,即先到达的请求先被处理。
这种算法简单直观,但可能会导致某些请求长时间等待。
2.最短寻道时间优先算法(SSTF):SSTF算法是选择最短寻道时间的请求进行调度。
这种算法能够最大程度地减少寻道时间,但可能会导致某些请求长时间等待。
3.电梯算法(SCAN):SCAN算法是模拟电梯的运行方式,磁头按照一个方向移动,直到达到磁盘的一端,然后改变方向继续移动。
操作系统文件系统与磁盘调度算法
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操作系统文件系统与磁盘调度算法操作系统是计算机系统中的核心组件,它管理着计算机的软硬件资源,并提供了与用户进行交互的界面。
操作系统的文件系统和磁盘调度算法是其中非常重要的两个组成部分。
本文将对操作系统文件系统和磁盘调度算法进行详细探讨。
一、操作系统文件系统文件系统是操作系统用来管理和控制文件的一种机制。
它通过将文件组织成为一个层次结构的目录树,使得用户能够方便地存取和管理文件。
在文件系统中,文件被组织成为目录,目录又可以嵌套形成更复杂的目录结构。
文件系统还提供了创建、删除、修改、读取等操作文件的接口,以及权限管理、保护和共享等功能。
操作系统文件系统的设计需要考虑到以下几个重要的因素:1. 效率:文件系统需要提供高效的文件访问接口,使得用户能够迅速地定位到所需要的文件,以及快速地进行文件的读写操作。
2. 完整性:文件系统需要确保文件的完整性,即在文件的读写过程中不会出现丢失、损坏或者冲突的情况。
3. 安全性:文件系统需要提供安全的权限管理机制,以确保只有经过授权的用户能够对文件进行操作,并且提供数据加密和身份验证等功能。
二、磁盘调度算法磁盘调度算法是用来管理磁盘上的磁道的一种方法。
磁盘上的数据被组织成为一个个磁道,磁头可以在不同的磁道之间进行移动,以读取和写入数据。
磁盘调度算法的目标是使得磁头的移动距离最小化,以提高磁盘访问的效率。
常见的磁盘调度算法包括以下几种:1. 先来先服务(FCFS):按照磁盘请求的顺序进行调度。
这种算法简单直观,但是可能会导致磁头在不同磁道之间频繁移动,从而影响了磁盘的访问效率。
2. 最短寻道时间优先(SSTF):选择离当前磁道最近的磁道进行调度。
这种算法能够最小化磁头的移动距离,提高磁盘的访问效率,但是可能导致某些请求长时间等待。
3. 扫描算法(SCAN):磁头按照一个方向上的顺序进行移动,直到到达磁道的边界,然后改变方向进行下一次扫描。
这种算法能够保证所有请求都会被满足,但是可能会导致某些请求等待时间较长。
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磁盘调度算法一、实验目的1、对磁盘调度的相关知识作进一步的了解,明确磁盘调度的原理。
2、加深理解磁盘调度的主要任务。
3、通过编程,掌握磁盘调度的主要算法。
二、实验容和要求1、对于如下给定的一组磁盘访问进行调度:3、要求给出每种算法中磁盘访问的顺序,计算出平均移动道数。
4、假定当前读写头在90号,向磁道号增加的方向移动。
三、实验报告1、程序中使用的数据结构及符号说明。
2、给出主要算法的流程图。
3、给出程序清单并附上注释。
4、给出测试数据和运行结果。
#include<iostream>#include<iomanip>#include<math.h>using namespace std;const int MaxNumber=100;int TrackOrder[MaxNumber];int MoveDistance[MaxNumber]; //----移动距离;int FindOrder[MaxNumber]; //-----寻好序列。
double AverageDistance; //-----平均寻道长度bool direction; //-----方向true时为向外,false为向里int BeginNum; //----开始磁道号。
int M; //----磁道数。
int N; //-----提出磁盘I/O申请的进程数int SortOrder[MaxNumber]; //----排序后的序列bool Finished[MaxNumber];void Inith(){cout<<"请输入磁道数(最大磁盘数目):";cin>>M;cout<<"请输入提出磁盘I/O申请的进程数:";cin>>N;cout<<"请依次输入要访问的磁道号:";for(int i=0;i<N;i++)cin>>TrackOrder[i];for(int j=0;j<N;j++)MoveDistance[j]=0;cout<<"请输入开始磁道号:";cin>>BeginNum;for(int k=0;k<N;k++)Finished[k]=false;for(int l=0;l<N;l++)SortOrder[l]=TrackOrder[l];}//=====================排序函数,将各进程申请的磁道按从小到大排列=================void Sort(){ //------冒泡排序int temp;for(int i=N-1;i>=0;i--)for(int j=0;j<i;j++){if(SortOrder[j]>SortOrder[j+1]){temp=SortOrder[j];SortOrder[j]=SortOrder[j+1];SortOrder[j+1]=temp;}}}//============先来先服务=================================void FCFS(){int temp;temp=BeginNum; //--------将BeginNum赋给temp作为寻道时的当前所在磁道号for(int i=0;i<N;i++){MoveDistance[i]=abs(TrackOrder[i]-temp); //-------计算移动磁道数temp=TrackOrder[i]; //-------寻到后,将此道作为当前所在磁道号,赋给tempFindOrder[i]=TrackOrder[i]; //-----寻好的赋给寻好序列}}//========最短寻道法=============================void SSTF(){int temp,n;int A=M;temp=BeginNum; //--------将BeginNum赋给temp作为寻道时的当前所在磁道号for(int i=0;i<N;i++){for(int j=0;j<N;j++) //-------寻找最短的寻道长度{if(abs(TrackOrder[j]-temp)<A&&Finished[j]==false){A=abs(TrackOrder[j]-temp);n=j;}else continue;}Finished[n]=true; //-------将已经寻找到的Finished赋值为trueMoveDistance[i]=A; //-------寻道长度temp=TrackOrder[n]; //-------当前寻道号。
A=M; //-----重置A值FindOrder[i]=TrackOrder[n]; //----寻好的赋给寻好序列}}//=====================S扫描算法(电梯调度算法)==========================void SCAN(){int m,n,temp;temp=BeginNum;Sort(); //------排序cout<<"请选择开始方向:.向外扫描;0.向里扫描"; //------选择扫描方向cin>>m;if(m==1)direction=true;else if(m==0)direction=false;elsecout<<"输入错误!";for(int i=0;i<N;i++){if(SortOrder[i]<BeginNum)continue;else{n=i;break;}}if(direction==true) //------选择向外{for(int i=n;i<N;i++){MoveDistance[i-n]=abs(SortOrder[i]-temp);temp=SortOrder[i];FindOrder[i-n]=SortOrder[i];}for(int j=n-1;j>=0;j--){MoveDistance[N-1-j]=abs(SortOrder[j]-temp);temp=SortOrder[j];FindOrder[N-1-j]=SortOrder[j];}}else//-------选择向里{for(int i=n-1;i>=0;i--){MoveDistance[N-i-4]=abs(SortOrder[i]-temp);temp=SortOrder[i];FindOrder[N-i-4]=SortOrder[i];}for(int j=n;j<N;j++){MoveDistance[j]=abs(SortOrder[j]-temp);temp=TrackOrder[j];FindOrder[j]=SortOrder[j];}}}void Count(){int Total=0;for(int i=0;i<N;i++){Total+=MoveDistance[i];}AverageDistance=((double)Total)/((double)N);}void Show(){cout<<"================从"<<BeginNum<<"号磁道开始====================="<<endl;cout<<setw(20)<<"被访问的下一个磁道号"<<setw(20)<<"移动距离(磁道数)"<<endl;for(int i=0;i<N;i++){cout<<setw(15)<<FindOrder[i]<<setw(15)<<MoveDistance[i]<<endl;}cout<<setw(20)<<"平均寻道长度:"<<AverageDistance<<endl;cout<<endl;}int main(){int y=1;int s;Inith();while(y){cout<<"请选择寻道方式:.先来先服务算法; 2.最短寻道优先算法; 3.电梯调度算法(扫描算法)";cin>>s;switch(s){case 1:FCFS();Count();Show();break;case 2:SSTF();Count();Show();break;case 3:SCAN();Count();Show();break;}cout<<"是否继续选择寻道算法?.是;.否";int p;cin>>p;y=p;}return 0;}先来先服务最短寻道优先算法电梯调度算法(1)向外扫描(2)向里扫描。