操作系统磁盘调度算法实验报告Word文件下载.doc
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操作系统磁盘调度算法实验报告Word文件下载.doc
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4.输出为按选择的算法执行时的磁头移动轨迹
三、课程设计原理
1.各个算法分析
(1)先来先服务算法(FCFS)
这是一种最简单的磁盘调度算法。
它根据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地得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。
但是此算法由于未对寻道进行优化,致使平均寻道时间可能较长。
当有进程先后提出磁盘I/O请求时,先按他们发出请求的先后次序排队。
然后依次给予服务。
其平均寻道距离较大,故先来先服务算法仅适用于请求磁盘I/O进程数目较少的场合。
(2)最短寻道时间优先算法(SSTF)
该算法选择这样的进程:
其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近,以使每次寻道时间最短。
但这种算法不能保证平均寻道时间最短。
有可能导致某个进程出现“饥饿”现象,因为只要不断有新进程请求到达,且其所要访问的磁道与磁头当前所在的磁道的距离较近,这种新进程的I/O请求必然优先满足。
(3)扫描算法(SCAN)
该算法不仅考虑到正欲访问的磁道与当前磁道间的距离,更优先考虑的是磁头当前的移动方向。
例如,当磁头正在自里向外移动时,SCAN算法所考虑的下一个访问对象应该是其欲访问的磁道之外,又是距离最近的。
这样自里向外地访问,直至再无更外的磁道需要访问时,才将磁臂换向为自外向里移动。
这时,同样也是每次选择这样的进程来调度,既要访问的磁道在当前位置内距离最近者,这样,磁头又逐步地从外向里移动,直至再无更里面的磁道要访问,从而避免了出现“饥饿”现象。
由于在这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行,因而又常称之为电梯调度算法。
(4)循环扫描算法(CSCAN)
SCAN算法规定磁头单向移动,例如,只是自里向外移动,当磁头移动到最外的磁道并访问后,磁头立即返回到最里的欲访问的磁道,亦即将最小磁道号紧接着最大的磁道号构成循环,进行循环扫描。
2.磁盘调度思想
磁盘设备在工作时以恒定的速率旋转。
为了读或写,磁头必须能移动到所要求的磁道上,并等待所要求的扇区开始位置旋转到磁头下,然后或开始读或写数据。
故可把磁盘访问时间分成以下三部分。
(1)寻道时间Ts
这是把磁头移动到指定磁道上所经历的时间。
该时间是启动磁臂的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和,即
Ts=m*n+s
其中,m是一常数,与磁盘驱动器的速度有关。
对于一般磁盘,m=0.2;
对于高速磁盘,m<
=0.1,磁臂的启动时间+约为2ms。
这样,对于一般的温盘,对于一般的温盘,其寻道时间将随着寻道距离的增加而增大,大体上是5~30ms。
(2)旋转延迟时间Tr
这是指定扇区移动到磁头下面所经历的时间。
不同的磁盘类型中,旋转速度至少相差一个数量级,如软盘为300r/min,硬盘一般为7200~15000r/min,甚至更高。
对于磁盘旋转延迟时间而言,如硬盘,旋转速度为15000r/min,每转需时4ms,平均旋转延迟时间Tr为2ms;
而软盘,其旋转速度为300r/min或600r/min,这样,平均Tr为50~100ms。
(3)传输时间Tt
这时指把数据从磁盘读出或向磁盘写入数据所经历的时间。
Tt的大小与每次所读/写的字节数b和旋转速度有关:
Tt=b/(r*N)
其中,r为磁盘每秒钟的转数;
N为一条磁道上的字节数,当一次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时,T3与T2相同。
因此,可将访问时间Ta表示为
Ta=Ts+1/(2*r)+b/(r*N)
由上式可以看出,在访问时间中,寻道时间和旋转延迟时间基本上都与所读/写数据的多少无关,而且它通常占据了访问时间中的大头。
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时,应采用一种最佳调度算法,以使各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。
现在我们考虑平均寻道长度:
所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数,所以寻道长度决定了寻道时间,我们需要从上面的算法中选择最优者。
四、程序代码
下面给出部分重要的程序
/*********************先来先服务调度算法**************************/
voidFCFS(intcidao[],intm)//磁道号数组,磁道数为m
{
intnow;
//当前所在磁道号
intsum=0;
//总寻道长度
inti;
intj;
inta;
charstr[max];
floatave;
//平均寻道长度
cout<
<
"
磁盘请求序列为:
;
for(i=0;
i<
m;
i++)//按先来先服务策略输出磁盘请求序列
{
cout<
cidao[i]<
"
}
endl;
请输入当前的磁道号:
BB:
cin>
>
str;
//判断输入的数据是不是正确
a=panduan(str);
if(a==0)
{
cout<
数据类型错误,请重新输入!
gotoBB;
}
else
now=zhuanhuan(str,a);
//当前磁道号
sum+=abs(cidao[0]-now);
cout<
磁盘扫描序列为:
for(i=0;
i++)//输出磁盘扫描序列
{
cout<
}
for(i=0,j=1;
j<
i++,j++)//求总寻道长度和平均寻道长度
sum+=abs(cidao[j]-cidao[i]);
ave=(float)(sum)/(float)(m);
平均寻道长度:
ave<
}
/**********************最短寻道时间优先调度算法********************/
voidSSTF(intcidao[],intm)
intk=1;
intnow,l,r;
inti,j,sum=0;
inta;
charstr[max];
floatave;
cidao=paixu(cidao,m);
//调用排序算法排序
CC:
a=panduan(str);
if(a==0)
{
cout<
gotoCC;
}
else
now=zhuanhuan(str,a);
//输入当前磁道号
if(cidao[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--)
sum=now-cidao[0];
if(cidao[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
for(i=0;
i++)
sum=cidao[m-1]-now;
if(now>
cidao[0]&
&
now<
cidao[m-1])//若当前磁道号大于请求序列中最小者且小于最大者
while(cidao[k]<
now)//确定当前磁道在排序后的磁道序列中的位置
k++;
l=k-1;
r=k;
while((l>
=0)&
(r<
m))
if((now-cidao[l])<
=(cidao[r]-now))//选择与当前磁道最近的请求给予服务
{
cout<
cidao[l]<
sum+=now-cidao[l];
now=cidao[l];
l=l-1;
}
else
cidao[r]<
sum+=cidao[r]-now;
now=cidao[r];
r=r+1;
if(l==-1)//说明磁头已移动到序列的最小号,现返回外侧扫描仍未扫描的磁道
for(j=r;
j++)
{
cout<
cidao[j]<
}
sum+=cidao[m-1]-cidao[0];
else//说明磁头已移动到序列的最大号,现返回内侧扫描仍未扫描的磁道
for(j=l;
j>
j--)
ave=(fl
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