操作系統(tǒng)磁盤調(diào)度算法課程設(shè)計報告

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文檔簡介

1、　　課程設(shè)計報告　　題目磁盤調(diào)度算法 　　課程名稱操作系統(tǒng)課程設(shè)計 　　院部名稱信息技術(shù)學院

2、;　　專業(yè) 計算機科學與技術(shù) 　　程序設(shè)計的目的和要求　　磁盤是經(jīng)常使用的一個外設(shè)，對磁盤數(shù)據(jù)的尋道時間的長短直接影響機器的整體運行速度，本設(shè)計要求用C語言(或高級語言)編寫程序模擬實現(xiàn)磁盤調(diào)度的常用算法。以加深對磁盤調(diào)度常用算法的理解和實現(xiàn)技巧。&

3、lt;b>　　課程設(shè)計環(huán)境要求　　1、硬件環(huán)境　　Intel Croe 2 Duo CPU　　2、軟件環(huán)境　　Windows7 Turbo C 2.0</p&g

4、t;　　設(shè)計任務(wù)介紹及系統(tǒng)需求分析　　1、系統(tǒng)分析　　設(shè)備的動態(tài)分配算法與進程調(diào)度相似，也是基于一定的分配策略的。常用的分配策略有先請求先分配、優(yōu)先級高者先分配等策略。在多道程序系統(tǒng)中，低效率通常是由于磁盤類旋轉(zhuǎn)設(shè)備使用不當造成的。操作系統(tǒng)中，對磁盤的訪問要求來自多方面，常常需要排隊。這時，對眾

5、多的訪問要求按一定的次序響應(yīng)，會直接影響磁盤的工作效率，進而影響系統(tǒng)的性能。訪問磁盤的時間因子由3部分構(gòu)成，它們是查找（查找磁道）時間、等待（旋轉(zhuǎn)等待扇區(qū)）時間和數(shù)據(jù)傳輸時間，其中查找時間是決定因素。因此，磁盤調(diào)度算法先考慮優(yōu)化查找策略，需要時再優(yōu)化旋轉(zhuǎn)等待策略。　　2、系統(tǒng)設(shè)計：　　(1) 先來先服務(wù)．(First

6、-Come，F(xiàn)irst-Served，F(xiàn)CFS):　　這是一種簡單的磁盤調(diào)度算法。它根據(jù)進程請求訪問磁盤的先后次序進行調(diào)度。此算法的優(yōu)點是公平、簡單，且每個進程的請求都能依次得到處理，不會出現(xiàn)某一進程的請求長期得不到滿足的情況。但此算法由于未對尋道進行優(yōu)化，致使平均尋道時間可能較長。　　(2) 最短尋道時間優(yōu)先(ShortestSeekTimeFirst

7、，SSTF):　　該算法選擇這樣的進程，其要求訪問的磁道與當前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時間最短，但這種調(diào)度算法卻不能保證平均尋道時間最短。　　(3) 掃描(SCAN)算法:　　SCAN算法不僅考慮到欲訪問的磁道與當前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當前移動方向。例如，當磁頭正在自里向外移動時，SCA

8、N算法所選擇的下一個訪問對象應(yīng)是其欲訪問的磁道既在當前磁道之外，又是距離最近的。這樣自里向外地訪問，直到再無更外的磁道需要訪問才將磁臂換向，自外向里移動。這時，同樣也是每次選擇這樣的進程來調(diào)度，即其要訪問的磁道，在當前磁道之內(nèi)，從而避免了饑餓現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于這種算法中磁頭移動的規(guī)律頗似電梯的運行，故又稱為電梯調(diào)度算法。　　四、概要設(shè)計

9、　　本系統(tǒng)劃分為三個模塊：先來先服務(wù)算法模塊void FCFS(int array[],int m)、最短尋道時間優(yōu)先算法模塊void SSTF(int array[],int m)、掃描算法模塊void SCAN(int array[],int m)。　　系統(tǒng)模塊圖　　五、詳細設(shè)

10、計　　1、先來先服務(wù)(FCFS)　　這是一種簡單的磁盤調(diào)度算法。它根據(jù)進程請求訪問磁盤的先后次序進行調(diào)度。此算法的優(yōu)點是公平、簡單，且每個進程的請求都能依次得到處理，不會出現(xiàn)某一進程的請求長期得不到滿足的情況。但此算法由于未對尋道進行優(yōu)化，致使平均尋道時間可能較長。　　先來先服務(wù)算法（FCFS

11、）流程圖：　　2、最短尋道時間優(yōu)先(SSTF)　　該算法選擇這樣的進程，其要求訪問的磁道與當前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次的尋道時間最短，但這種調(diào)度算法卻不能保證平均尋道時間最短。　　最短尋道時間優(yōu)先流程圖：　　3、掃描算法(SCAN)<

12、p>　　SCAN算法不僅考慮到欲訪問的磁道與當前磁道的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭的當前移動方向。例如，當磁頭正在自里向外移動時，SCAN算法所選擇的下一個訪問對象應(yīng)是其欲訪問的磁道既在當前磁道之外，又是距離最近的。這樣自里向外地訪問，直到再無更外的磁道需要訪問才將磁臂換向，自外向里移動。這時，同樣也是每次選擇這樣的進程來調(diào)度，即其要訪問的磁道，在當前磁道之內(nèi)，從而避免了饑餓現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于這種算法中磁頭移動的規(guī)律頗似電梯的運行，故又

13、稱為電梯調(diào)度算法。　　六、測試數(shù)據(jù)和結(jié)果　　1、先來先服務(wù)調(diào)度(FCFS)輸入起始磁道（你可以輸入50），點確定，進入第二個界面，再輸入你要輸入的最大磁道（你可以輸入100），然后點確定。選擇磁盤調(diào)度算法1 2 3 中的任意一個，若選擇1后確認，則隨機輸出10個小于100的磁道數(shù)(41 67 34 0 69 24

14、78 58 62 64)，則先來先服務(wù)調(diào)度(FCFS)輸出：(41 67 34 0 69 24 78 58 62 64)，在選擇1或者0，選著1則繼續(xù)其它算法的磁盤調(diào)度，選著0則結(jié)束磁盤調(diào)度　　運行結(jié)果圖：　　2、最短尋道時間優(yōu)先調(diào)度(SSTF) 輸入起始磁道（你可以輸入50），點確定，進入第二個界面，再輸入你

15、要輸入的最大磁道（你可以輸入100），然后點確定。選擇磁盤調(diào)度算法1 2 3 中的任意一個，若選擇2后確認，則隨機輸出10個小于100的磁道數(shù) (41 67 34 0 69 24 78 58 62 64) ,則最短尋道時間優(yōu)先調(diào)度(SSTF)：(58 62 64 67 69 78 41 34 24 0) 。在選擇1或者0，選著1則繼續(xù)其它算法的磁盤調(diào)度，選著0則結(jié)束磁盤調(diào)度<b&

16、gt;　　運行結(jié)果圖：　　3、掃描調(diào)度算法(SCAN) 輸入起始磁道（你可以輸入50），點確定，進入第二個界面，再輸入你要輸入的最大磁道（你可以輸入100），然后點確定。選擇磁盤調(diào)度算法1 2 3 中的任意一個，若選擇3后確認，則隨機輸出10個小于100的磁道數(shù) ：(41 67 34 0 69 24 78 58 62 64)，則掃描調(diào)度算法(SCAN)：(58

17、 62 64 67 69 78 41 34 24 0) 。　　七、結(jié)論與體會　　至此，計算機操作系統(tǒng)課程設(shè)計算法已經(jīng)完成。此次設(shè)計基本完成了所規(guī)定的功能，但由于這次設(shè)計的時間比較倉促，其中不免會有些紕漏，比如在程序的實現(xiàn)上還不夠嚴謹，出錯處理不夠完善等多方面問題，這些都有進一步改善。由于平時上課不是很認真許多概念沒有

18、理解清楚，導致在做設(shè)計時有點無從下手的感覺，只好邊實驗邊看書直到弄懂概念后才開始做，最終在同學和老師的指導下我完成了設(shè)計。　　此設(shè)計基本能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定的要求但是還是不夠完善，很多東西做的不夠好，程序不夠完善和嚴謹。此次課程設(shè)計中我學到了很多東西，無論在理論上還是實踐中，都得到不少的提高，這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助。　　八、

19、參考文獻　　胡志剛，譚長庚等. 《計算機操作系統(tǒng)》.中南大學出版社. 2005　　湯子瀛、哲鳳屏、湯小丹. 《計算機操作系統(tǒng)》.西安電子科技大學出版社, 2001,8.　　陳向群楊芙清.《操作系統(tǒng)教程》. 北京大學出版社,2004,7.　　張堯?qū)W 史

20、美林.《計算機操作系統(tǒng)教程》. 清華大學出版社, 2000.　　龐麗萍.《操作系統(tǒng)原理》(第三版). 華中理工大學出版社,2000.　　羅宇，鄒鵬等.《操作系統(tǒng)》(第2版). 電子工業(yè)出版社. 2007.4　　附件：源程序清單　　#i

21、nclude "stdio.h"　　#include "stdlib.h"　　void CopyL(int Sour[],int Dist[] ,int x); //數(shù)組Sour復制到數(shù)組Dist，復制到x個數(shù)　　void SetDI(int DiscL[]); //隨機

22、生成磁道數(shù) 　　void Print(int Pri[],int x); //打印輸出數(shù)組Pri　　void DelInq(int Sour[],int x,int y); //數(shù)組Sour把x位置的數(shù)刪除，并把y前面的數(shù)向前移動，y后的數(shù)保持不變(即會出現(xiàn)2個y) 　　void FCFS(int Han,

23、int DiscL[]); //先來先服務(wù)算法(FCFS)　　void SSTF(int Han,int DiscL[]); //最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)　　int SCAN(int Han,int DiscL[],int x,int y); //掃描算法(SCAN)　　void CSCAN(int

24、 Han,int DiscL[]); //循環(huán)掃描算法(CSCAN)　　void PaiXu(); //尋道長度由低到高排序　　void Pri();　　int NAll=0;　　int Best[5][2]; //用作尋道長度由低到高排序時存放的數(shù)組 </p&

25、gt;　　int Limit=0; //輸入尋找的范圍磁道數(shù)i　　int Jage;　　float Aver=0;　　int main()　　{<

26、;p>　　int i;　　int DiscLine[10]; //聲明準備要生成的隨機磁道號的數(shù)組　　int Hand; //磁道數(shù)　　int Con=1;　　int n;</p&

27、gt;　　while(Con==1)　　{　　Jage=0;　　printf("\n 請輸入初始的磁道數(shù):");　　scanf("%d"

28、;,&Hand);　　printf("\n+ 輸入尋找的范圍:");　　scanf("%d",&Limit);　　if(Limit>65536){　　printf("超出磁道范圍!");&l

29、t;/p>　　} 　　else{　　printf("1.先來先服務(wù)算法(FCFS )\n");　　printf("2.最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)\n");<

30、/p>　　printf("3.掃描算法(SCAN) \n");　　scanf("%d",&n);　　if(n==0) exit(0);　　printf("\n");<

31、;b>　　switch(n)　　{　　case 1:　　SetDI(DiscLine); //隨機生成磁道數(shù)　　FCFS(Hand,DiscLine); //先來先服務(wù)

32、算法(FCFS)　　break;　　case 2:　　SetDI(DiscLine); //隨機生成磁道數(shù)　　SSTF(Hand,DiscLine); //最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)<

33、;/p>　　break;　　case 3:　　SetDI(DiscLine); //隨機生成磁道數(shù)　　SCAN(Hand,DiscLine,0,9); //掃描算法(SCAN)<

34、;p>　　break;　　SetDI(DiscLine); //隨機生成磁道數(shù)　　FCFS(Hand,DiscLine); //先來先服務(wù)算法(FCFS)　　SSTF(Hand,DiscLine); //最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)<

35、p>　　SCAN(Hand,DiscLine,0,9); //掃描算法(SCAN)　　}　　printf("\n\n+ 是否繼續(xù)(按0結(jié)束,按1繼續(xù))?");　　scanf("%5d",&Con);

36、　　}　　}　　}　　//數(shù)組Sour復制到數(shù)組Dist，復制到x個數(shù)　　void CopyL(int Sour[],int Dist[]

37、,int x)　　{　　int i;　　for(i=0;i<=x;i++)　　{　　Dist[i]=Sour[

38、i];　　}　　}　　//打印輸出數(shù)組Pri　　void Print(int Pri[],int x)　　{<

39、/p>　　int i;　　for(i=0;i<=x;i++)　　{　　printf("%5d",Pri[i]);　　}<

40、;/b>　　}　　//隨機生成磁道數(shù)　　void SetDI(int DiscL[])　　{

41、　　int i;　　for(i=0;i<=9;i++)　　{　　DiscL[i]=rand()%Limit;//隨機生成10個磁道號　　}<

42、p>　　printf("+ 需要尋找的磁道號:");　　Print(DiscL,9); //輸出隨機生成的磁道號　　printf("\n");　　}　　//數(shù)組Sour把x位置的數(shù)刪除，

43、并把y前面的數(shù)向前移動，y后的數(shù)保持不變(即會出現(xiàn)2個y) 　　void DelInq(int Sour[],int x,int y)　　{　　int i;　　for(i=x;i<y;i++

44、)　　{ 　　Sour[i]=Sour[i+1];　　x++;　　}　　}&l

45、t;/p>　　//先來先服務(wù)算法(FCFS)　　void FCFS(int Han,int DiscL[])　　{　　int RLine[10]; //將隨機生成的磁道數(shù)數(shù)組Discl[]復制給數(shù)組RLine[]<p

46、>　　int i,k,All,Temp; //Temp是計算移動的磁道距離的臨時變量　　All=0; //統(tǒng)計全部的磁道數(shù)變量　　k=9; //限定10個的磁道數(shù)　　CopyL(DiscL,RLine,9); //復制磁道號到臨時數(shù)組RLine　　print

47、f("\n+ FCFS訪問順序為:");　　All=Han-RLine[0];　　for(i=0;i<=9;i++)　　{　　Temp=RLine[0]-RLine[1];//求出移動磁道數(shù),前一個磁道數(shù)減去

48、后一個磁道數(shù)得出臨時的移動距離　　if(Temp<0) 　　Temp=(-Temp);//移動磁道數(shù)為負數(shù)時,算出相反數(shù)作為移動磁道數(shù)　　printf("%5d",RLine[0]);　　All=Temp+All;//求全部磁道數(shù)的總和 <

49、/p>　　DelInq(RLine,0,k);//每個磁道數(shù)向前移動一位　　k--;　　}　　Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移動磁道數(shù)

50、　　Best[Jage][0]=1; //Best[][0]存放算法的序號為:1 　　Jage++;//排序的序號加1　　Aver=((float) All)/10;//求平均尋道次數(shù) 　　printf("\n+ 移動磁道數(shù):<%5d> ",All);<

51、;p>　　printf("\n+ 平均尋道長度:*%0.2f* ",Aver);　　}　　//最短尋道時間優(yōu)先算法(SSTF)　　void SSTF(int Han,int DiscL[])

52、　　{　　int i,j,k,h,All;　　int Temp; //Temp是計算移動的磁道距離的臨時變量　　int RLine[10]; //將隨機生成的磁道數(shù)數(shù)組Discl[]復制給數(shù)組RLine[]　　int Min;&

53、lt;/b>　　All=0; //統(tǒng)計全部的磁道數(shù)變量　　k=9; //限定10個的磁道數(shù)　　CopyL(DiscL,RLine,9); //復制磁道號到臨時數(shù)組RLine　　printf("\n+ SSTF訪問順序為:");</p&

54、gt;　　for(i=0;i<=9;i++)　　{　　Min=64000;　　for(j=0;j<=k;j++) //內(nèi)循環(huán)尋找與當前磁道號最短尋道的時間的磁道號 　　{</b

55、>　　if(RLine[j]>Han) //如果第一個隨機生成的磁道號大于當前的磁道號，執(zhí)行下一句　　Temp=RLine[j]-Han; //求出臨時的移動距離　　else　　Temp=Han-RLine[j];

56、//求出臨時的移動距離　　if(Temp<Min) //如果每求出一次的移動距離小于Min，執(zhí)行下一句　　{　　Min=Temp; //Temp臨時值賦予Min　　h=j; //把最近當前磁道號的數(shù)組下標賦予h</p

57、>　　}　　}　　All=All+Min; //統(tǒng)計一共移動的距離　　printf("%5d",RLine[h]);　　Han=RLine[h];

58、 　　DelInq(RLine,h,k); //每個磁道數(shù)向前移動一位　　k--;　　}　　Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移動磁道數(shù) &

59、lt;p>　　Best[Jage][0]=2;//Best[][0]存放算法的序號為:2　　Jage++;//排序序號加1　　Aver=((float)All)/10;//求平均尋道次數(shù) 　　printf("\n+ 移動磁道數(shù):<%5d> ",All);

60、　　printf("\n+ 平均尋道長度:*%0.2f* ",Aver);　　}　　//掃描算法(SCAN)　　int SCAN(int Han,int DiscL[],int x,int y)

61、　　{　　int j,n,k,h,m,All;　　int t=0;　　int Temp;　　int Min;</p

62、>　　int RLine[10]; //將隨機生成的磁道數(shù)數(shù)組Discl[]復制給數(shù)組RLine[] 　　int Order;　　Order=1;　　k=y;　　m=2

63、; //控制while語句的執(zhí)行，即是一定要使當前磁道向內(nèi)向外都要掃描到　　All=0; //統(tǒng)計全部的磁道數(shù)變量　　CopyL(DiscL,RLine,9); //復制磁道號到臨時數(shù)組RLine　　printf("\n+ SCAN訪問順序為:");<p&g

64、t;　　Min=64000;　　for(j=x;j<=y;j++) //尋找與當前磁道號最短尋道的時間的磁道號　　{　　if(RLine[j]>Han) //如果第一個隨機生成的磁道號大于當前的磁道號，執(zhí)行下一句　　T

65、emp=RLine[j]-Han; //求出臨時的移動距離　　else　　Temp=Han-RLine[j]; //求出臨時的移動距離　　if(Temp<Min)　　{

66、;　　Min=Temp; //Temp臨時值賦予Min　　h=j; //把最近當前磁道號的數(shù)組下標賦予h　　}　　}　　All=All+Min;

67、　　printf("%5d",RLine[h]);　　if(RLine[h]>=Han){ //判動方向，即是由里向外還是由外向里斷磁道的移　　Order=0;　　t=1;</p&g

68、t;　　}　　Han=RLine[h];　　DelInq(RLine,h,k); //每個磁道數(shù)向前移動一位　　k--;　　while(m>0)

69、;　　{　　if(Order==1) //order是判斷磁盤掃描的方向標簽，order是1的話，磁道向內(nèi)移動　　{　　for(j=x;j<=y;j++) <

70、b>　　{　　h=-1;　　Min=64000;　　for(n=x;n<=k;n++) //判斷離當前磁道最近的磁道號　　{<p&g

71、t;　　if(RLine[n]<=Han)　　{　　Temp=Han-RLine[n];　　if(Temp<Min)　　{　　Min=Temp

72、; //Temp臨時值賦予Min　　h=n; //把最近當前磁道號的數(shù)組下標賦予h　　}　　}　　}<b&

73、gt;　　if(h!=-1)　　{　　All=All+Min; //疊加移動距離　　printf("%5d",RLine[h]);　　Han=RLine[h]; //最近的磁道號作為當前磁道&

74、lt;/p>　　DelInq(RLine,h,k);　　k--;　　}　　}　　Order=0; //當完成向內(nèi)的移動，orde

75、r賦予0，執(zhí)行else語句，使磁道向外移動　　m--; //向內(nèi)完成一次，m減一次，保證while循環(huán)執(zhí)行兩次　　}　　else //order是0的話，磁道向外移動　　{

76、　　for(j=x;j<=y;j++)　　{　　h=-1;　　Min=64000;　　for(n=x;n<=k;n++) //判斷離當前磁道最近的磁道號<

77、/p>　　{　　if(RLine[n]>=Han)　　{　　Temp=RLine[n]-Han;　　if(Temp<Min)<

78、p>　　{　　Min=Temp; //Temp臨時值賦予Min　　h=n; //把最近當前磁道號的數(shù)組下標賦予h　　}　　}

79、　　}　　if(h!=-1)　　{　　All=All+Min; //疊加移動距離　　printf("%5d",RLi

80、ne[h]);　　Han=RLine[h]; //最近的磁道號作為當前磁道　　DelInq(RLine,h,k);　　k--;　　}

81、　}　　Order=1; //當完成向內(nèi)的移動，order賦予0，執(zhí)行else語句，使磁道向外移動　　m--; //向內(nèi)完成一次，m減一次，保證while循環(huán)執(zhí)行兩次　　}　　}</b

82、>　　NAll=NAll+All;　　if((y-x)>5)　　{　　Best[Jage][1]=All;//Best[][1]存放移動磁道數(shù) 　　Best[Jage][0]=3;

83、//Best[][0]存放算法的序號為:3　　Jage++;//排序序號加1　　Aver=((float)All)/10;//求平均尋道次數(shù) 　　printf("\n+ 移動磁道數(shù):<%5d> ",All);　　printf("\

84、n+ 平均尋道長度:*%0.2f* ",Aver);　　}　　if(t==1) printf("\n+ 磁道由內(nèi)向外移動");　　else printf("\n+ 磁道由外向內(nèi)移動");

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