操作系統(tǒng)磁盤調(diào)度算法實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

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1、目錄一、課程設(shè)計(jì)目的3二、課程設(shè)計(jì)要求3三、課程設(shè)計(jì)原理3四、程序代碼5五、流程圖設(shè)計(jì)11六、運(yùn)行結(jié)果14七、調(diào)試分析16八、心得體會(huì)16一、課程設(shè)計(jì)目的操作系統(tǒng)是最重要的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，同時(shí)也是最活躍的學(xué)科之一，發(fā)展極為迅速。我們?cè)诒菊n程的實(shí)驗(yàn)過程中，要了解實(shí)際操作系統(tǒng)的工作過程，加深對(duì)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)理論和重要算法的理解，在實(shí)踐過程中加深對(duì)操作系統(tǒng)原理的理解。通過設(shè)計(jì)一個(gè)磁盤調(diào)度模擬系統(tǒng)，以加深對(duì)先來先服務(wù)、最短尋道時(shí)間、電梯算法以及循環(huán)掃描算法等磁盤調(diào)度算法的理解。讓我們更好地掌握操作系統(tǒng)中磁盤調(diào)度的原理及實(shí)現(xiàn)方法,增強(qiáng)動(dòng)手能力。本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)磁盤調(diào)度算法的實(shí)現(xiàn)，加深對(duì)算法的理解，同時(shí)通過用C

2、++語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)這些算法，并在windows平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，也再一次提高了自己編程的能力，提高了綜合運(yùn)用專業(yè)課知識(shí)的能力。二、課程設(shè)計(jì)要求本設(shè)計(jì)的具體要求如下：1.模擬一個(gè)磁盤調(diào)度算法2.要求能夠模擬FCFS、最短尋道時(shí)間、電梯算法等磁盤調(diào)度算法3.輸入為一組作業(yè)的磁道請(qǐng)求4.輸出為按選擇的算法執(zhí)行時(shí)的磁頭移動(dòng)軌跡三、課程設(shè)計(jì)原理1.各個(gè)算法分析（1）先來先服務(wù)算法（FCFS）這是一種最簡(jiǎn)單的磁盤調(diào)度算法。它根據(jù)請(qǐng)求訪問磁盤的先后次序進(jìn)行調(diào)度。此算法的優(yōu)點(diǎn)是公平、簡(jiǎn)單，且每個(gè)進(jìn)程的請(qǐng)求都能依次地得到處理，不會(huì)出現(xiàn)某一進(jìn)程的請(qǐng)求長(zhǎng)期得不到滿足的情況。但是此算法由于未對(duì)尋道進(jìn)行優(yōu)化，致使平均尋道時(shí)

3、間可能較長(zhǎng)。當(dāng)有進(jìn)程先后提出磁盤I/O請(qǐng)求時(shí)，先按他們發(fā)出請(qǐng)求的先后次序排隊(duì)。然后依次給予服務(wù)。其平均尋道距離較大，故先來先服務(wù)算法僅適用于請(qǐng)求磁盤I/O進(jìn)程數(shù)目較少的場(chǎng)合。（2）最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF）該算法選擇這樣的進(jìn)程：其要求訪問的磁道與當(dāng)前磁頭所在的磁道距離最近，以使每次尋道時(shí)間最短。但這種算法不能保證平均尋道時(shí)間最短。有可能導(dǎo)致某個(gè)進(jìn)程出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象，因?yàn)橹灰粩嘤行逻M(jìn)程請(qǐng)求到達(dá)，且其所要訪問的磁道與磁頭當(dāng)前所在的磁道的距離較近，這種新進(jìn)程的I/O請(qǐng)求必然優(yōu)先滿足。（3）掃描算法（SCAN）該算法不僅考慮到正欲訪問的磁道與當(dāng)前磁道間的距離，更優(yōu)先考慮的是磁頭當(dāng)前的移動(dòng)方向。

4、例如，當(dāng)磁頭正在自里向外移動(dòng)時(shí)，SCAN算法所考慮的下一個(gè)訪問對(duì)象應(yīng)該是其欲訪問的磁道之外，又是距離最近的。這樣自里向外地訪問，直至再無更外的磁道需要訪問時(shí)，才將磁臂換向?yàn)樽酝庀蚶镆苿?dòng)。這時(shí)，同樣也是每次選擇這樣的進(jìn)程來調(diào)度，既要訪問的磁道在當(dāng)前位置內(nèi)距離最近者，這樣，磁頭又逐步地從外向里移動(dòng)，直至再無更里面的磁道要訪問，從而避免了出現(xiàn)“饑餓”現(xiàn)象。由于在這種算法中磁頭移動(dòng)的規(guī)律頗似電梯的運(yùn)行，因而又常稱之為電梯調(diào)度算法。（4）循環(huán)掃描算法（CSCAN）SCAN算法規(guī)定磁頭單向移動(dòng)，例如，只是自里向外移動(dòng)，當(dāng)磁頭移動(dòng)到最外的磁道并訪問后，磁頭立即返回到最里的欲訪問的磁道，亦即將最小磁道號(hào)緊接著

5、最大的磁道號(hào)構(gòu)成循環(huán)，進(jìn)行循環(huán)掃描。2.磁盤調(diào)度思想磁盤設(shè)備在工作時(shí)以恒定的速率旋轉(zhuǎn)。為了讀或?qū)?，磁頭必須能移動(dòng)到所要求的磁道上，并等待所要求的扇區(qū)開始位置旋轉(zhuǎn)到磁頭下，然后或開始讀或?qū)憯?shù)據(jù)。故可把磁盤訪問時(shí)間分成以下三部分。（1）尋道時(shí)間Ts這是把磁頭移動(dòng)到指定磁道上所經(jīng)歷的時(shí)間。該時(shí)間是啟動(dòng)磁臂的時(shí)間s與磁頭移動(dòng)n條磁道所花費(fèi)的時(shí)間之和，即Ts=m*n+s其中，m是一常數(shù)，與磁盤驅(qū)動(dòng)器的速度有關(guān)。對(duì)于一般磁盤，m=0.2；對(duì)于高速磁盤，m<=0.1，磁臂的啟動(dòng)時(shí)間+約為2ms。這樣，對(duì)于一般的溫盤，對(duì)于一般的溫盤，其尋道時(shí)間將隨著尋道距離的增加而增大，大體上是5~30ms。（2）旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)

6、間Tr這是指定扇區(qū)移動(dòng)到磁頭下面所經(jīng)歷的時(shí)間。不同的磁盤類型中，旋轉(zhuǎn)速度至少相差一個(gè)數(shù)量級(jí)，如軟盤為300r/min，硬盤一般為7200~15000r/min，甚至更高。對(duì)于磁盤旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間而言，如硬盤，旋轉(zhuǎn)速度為15000r/min，每轉(zhuǎn)需時(shí)4ms，平均旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間Tr為2ms；而軟盤，其旋轉(zhuǎn)速度為300r/min或600r/min，這樣，平均Tr為50~100ms。（3）傳輸時(shí)間Tt這時(shí)指把數(shù)據(jù)從磁盤讀出或向磁盤寫入數(shù)據(jù)所經(jīng)歷的時(shí)間。Tt的大小與每次所讀/寫的字節(jié)數(shù)b和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)：Tt=b/(r*N)其中，r為磁盤每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)；N為一條磁道上的字節(jié)數(shù)，當(dāng)一次讀/寫的字節(jié)數(shù)相當(dāng)于半條磁道上

7、的字節(jié)數(shù)時(shí)，T3與T2相同。因此，可將訪問時(shí)間Ta表示為Ta=Ts+1/(2*r)+b/(r*N)由上式可以看出，在訪問時(shí)間中，尋道時(shí)間和旋轉(zhuǎn)延遲時(shí)間基本上都與所讀/寫數(shù)據(jù)的多少無關(guān)，而且它通常占據(jù)了訪問時(shí)間中的大頭。磁盤是可供多個(gè)進(jìn)程共享的設(shè)備，當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程都要求訪問磁盤時(shí)，應(yīng)采用一種最佳調(diào)度算法，以使各進(jìn)程對(duì)磁盤的平均訪問時(shí)間最小。由于在訪問磁盤的時(shí)間中，主要是尋道時(shí)間，因此，磁盤調(diào)度的目標(biāo)是