模拟电梯调度算法 实现对磁盘的驱动调度.docx
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模拟电梯调度算法实现对磁盘的驱动调度
操作系统实验
(第三次)
一、实验内容
模拟电梯调度算法,实现对磁盘的驱动调度。
二、实验目的
磁盘是一种高速、大容量、旋转型、可直接存取的存储设备。
它作为计算机系统的辅
助存储器,担负着繁重的输入输出任务、在多道程序设计系统中,往往同时会有若干个要求
访问磁盘的输入输出请求等待处理。
系统可采用一种策略,尽可能按最佳次序执行要求访问
磁盘的诸输入输出请求。
这就叫驱动调度,使用的算法称为驱动调度算法。
驱动调度能降低
为若干个输入输出请求服务所需的总时间,从而提高系统效率。
本实验要求学生模拟设计一
个驱动调度程序,观察驱动调度程序的动态运行过程。
通过实验使学生理解和掌握驱动调度
的职能。
3、实验题目
模拟电梯调度算法,对磁盘进行移臂和旋转调度。
[提示]:
(1)磁盘是可供多个进程共享的存储设备,但一个磁盘每时刻只能为一个进程服务。
当有进程在访问某个磁盘时,其他想访问该磁盘的进程必须等待,直到磁盘一次工作结束。
当有多个进程提出输入输出要求而处于等待状态时,可用电梯调度算法从若干个等待访问者
中选择一个进程,让它访问磁盘。
选择访问者的工作由“驱动调度”进程来完成。
由于磁盘与处理器是可以并行工作的、所以当磁盘在作为一个进程服务时,占有处理
器的另一进程可以提出使用磁盘的要求,也就是说,系统能动态地接收新的输入输出请求。
为了模拟这种情况,在本实验中设置了一个“接收请求”进程。
“驱动调度”进程和“接收请求”进程能否占有处理器运行,取决于磁盘的结束中断信
号和处理器调度策略。
在实验中可用随机数来模拟确定这两个进程的运行顺序,以代替中断
4、处理和处理器调度选择的过程。
因而,程序的结构可参考图3—1
(2)“接收请求”进程建立一张“请求I/O”表,指出访问磁盘的进程要求访问的物理
地址,表的格式为:
假定某个磁盘组共有200个柱面,由外向里顺序编号(0—199),每个柱面上有20个
磁道,编号为0—19,每个磁道分成8个物理记录,编号0—7。
进程访问磁盘的物理地址
可以用键盘输入的方法模拟得到。
图3—2是“接收请求”进程的模拟算法。
在实际的系统中必须把等待访问磁盘的进程排入等待列队,由于本实验模拟驱动调
度,为简单起见,在实验中可免去队列管理部分,故设计程序时可不考虑“进程排入等待队
列”的工作。
(3)“驱动调度”进程的功能是查“请求I/O”表,当有等待访问磁盘的进程时,按
电梯调度算法从中选择一个等待访问者,按该进程指定的磁盘物理地址启动磁盘为其服务。
对移动臂磁盘来说,驱动调度分移臂调度和旋转调度。
电梯调度算法的调度策略是与
移动臂的移动方向和移动臂的当前位子有关的,所以每次启动磁盘时都应登记移动臂方向和
当前位子。
电梯调度算法是一种简单而实用的驱动调度方法,这种调度策略总是优先选择与
当前柱面号相同的访问请求,从这些请求中再选择一个能使旋转距离最短的等待访问者。
如
果没有与当前柱面号相同的访问请求,则根据移臂方向来选择,每次总是沿臂移动方向选择
一个与当前柱面号最近的访问请求,若沿这个方向没有访问请求时,就改变臂的移动方向。
这种调度策略能使移动臂的移动频率极小,从而提高系统效率。
用电梯调度算法实现驱动调
度的模拟算法如图3-3。
(4)图3-1中的初始化工作包括,初始化“请求I/O”表,置当前移臂方向为里移;
置当前位置为0号柱面,0号物理记录。
程序运行前可假定“请求I/O”表中已经有如干个
进程等待访问磁盘。
在模拟实验中,当选中一个进程可以访问磁盘时,并不实际地启动磁盘,而用显示:
“请
求I/O”表;当前移臂方向;当前柱面号,物理记录号来代替图3-3中的“启动磁盘”这
项工作。
(1)程序中使用的数据结构及其说明。
(2)constintPCB=100;ylinder!
=NULL;i++)
(3){
(4)}
(5)cout<
(6)returni;
(7)}
(8)voidaccept()name>>pcbs[pcbs_num].Cylinder>>pcbs[pcbs_num].Track>>pcbs[pcbs_num].Record;
(9)pcbs_num++;
(10)}
(11)intCylinder_e()ylinder==
(12)returni;
(13)}
(14)return0;
(15)}
(16)intCylinder_near(intcylinder,intrecord)ylinder==cylinder)
(17){
(18)a=pcbs[i].Record-record;
(19)if(a<0){a=a+8;}
(20)if(a (21){ (22)t=a;k=i; (23)} (24)} (25)} (26)returnk; (27)} (28)intCylinder_max(intcylinder)ylinder-cylinder)) (29){ (30)t=abs(pcbs[i].Cylinder-cylinder); (31)} (32)}num=cylinder+t;ylinder==num&&pcbs[i].Record (33){ (34)t=pcbs[i].Record;a=i; (35)} (36)} (37)returna; (38)} (39)intCylinder_max1(intcylinder) (40){ (41)intt=199,i,b=0,c=0; (42)for(i=0;i (43){ (44)if((abs(pcbs[i].Cylinder-cylinder))>b&&pcbs[i].Cylinder>cylinder) (45){ (46)b=abs(pcbs[i].Cylinder-cylinder); (47)} (48)} (49)returnb; (50)} (51)intCylinder_min(intcylinder)ylinder-cylinder)) (52){ (53)t=abs(pcbs[i].Cylinder-cylinder); (54)} (55)} (56)num=cylinder-t;t=8;ylinder==num&&pcbs[i].Record (57){ (58)t=pcbs[i].Record;a=i; (59)} (60)} (61)returna;name< (62)} (63)} (64)voidprint_scan(boolx) (65){ (66)cout<<"选中的: "< (67)} (68)intSCAN()ylinder==ylinder< (69){ (70)way=0; (71)} (72)elseway=1; (73)} (74)else (75){ (76)if(way==1) (77){ (78)scan=Cylinder_max;//选择比当前柱面号大的请求中物理块号最小的 (79)scan1=Cylinder_max1; (80)if(scan==scan1) (81){ (82)scan=Cylinder_min;//选择比当前柱面号小的请求中物理块号最大的 (83)way=0; (84)} (85)} (86)else (87){ (88)scan=Cylinder_min; (89)if(scan==0) (90){ (91)scan=Cylinder_max; (92)way=1; (93)} (94)} (95)}a=pcbs[scan]; (96)delete_scan(scan);//删除pcbs[scan] (97)print_scan(way);//打印 (98)return1; (99)} (100)} (101)voidwork()//初始化 (102){ (103)floatn;chary='y';while(y=='y'||y=='Y') (104){ (105)cout<<"输入在[0,1]区间内的一个随机数"< (106)cin>>n; (107)if(n> (108){ (109)SCAN();//驱动调度 (110)} (111)else (112){ (113)accept();//接受请求 (114)} (115)cout<<"继续? (y/n)"< (116)cin>>y; (117)} (118)} (119)voidmain() (120){ (121)work(); (122)} (4)打印驱动调度进程每次选择访问请求前的“请求I/O”表以及每次选中的进程名、 访问的柱面号、物理记录号和当前移臂方向(用up代表里移,down代表外移
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