操作系统课程设计--磁盘调度模拟算法

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1、操作系统课程设计——磁盘调度模拟算法时间：2011/12/29一、实验内容熟悉磁盘的结构以及磁盘的驱动调度算法的模拟，编程实现简单常用的磁盘驱动调度算法先来先服务（FIFO）、电梯调度算法、最短寻找时间优先算法、扫描（双向扫描）算法、单向扫描（循环扫描）算法等。编程只需实现两个算法。题目可以选取教材或习题中的相关编程实例。编程语言建议采用c/c++或Java。模拟程序鼓励采用随机数技术、动态空间分配技术，有条件的最好能用图形界面展现甚至用动画模拟。二、设计目的（1）在课本知识的基础上，进一步了解操作系统的内容。（2）提高学生的

2、逻辑思维能力。（3）培养学生能够独立编写程序的能力。（4）熟悉磁盘各种调度算法及其各自的特点，能够区分不同的算法。三、设计分析1.先来先服务算法（FCFS）先来先服务（FCFS）调度:按先来后到次序服务，未作优化。最简单的移臂调度算法是“先来先服务”调度算法，这个算法实际上不考虑访问者要求访问的物理位置，而只是考虑访问者提出访问请求的先后次序。例如，如果现在读写磁头正在50号柱面上执行输出操作，而等待访问者依次要访问的柱面为130、199、32、159、15、148、61、99，那么，当50号柱面上的操作结束后，移动臂将按请求

3、的先后次序先移到130号柱面，最后到达99号柱面。采用先来先服务算法决定等待访问者执行输入输出操作的次序时，移动臂来回地移动。先来先服务算法花费的寻找时间较长，所以执行输入输出操作的总时间也很长。2.短寻道时间优先算法（SSTF）最短寻找时间优先调度算法总是从等待访问者中挑选寻找时间最短的那个请求先执行的，而不管访问者到来的先后次序。现在仍利用同一个例子来讨论，现在当50号柱面的操作结束后，应该先处理61号柱面的请求，然后到达32号柱面执行操作，随后处理15号柱面请求，后继操作的次序应该是99、130、148、159、199。

4、采用最短寻找时间优先算法决定等待访问者执行操作的次序时，读写磁头总共移动了200多个柱面的距离，与先来先服务、算法比较，大幅度地减少了寻找时间，因而缩短了为各访问者请求服务的平均时间，也就提高了系统效率。但最短查找时间优先（SSTF）调度，FCFS会引起读写头在盘面上的大范围移动，SSTF查找距离磁头最短（也就是查找时间最短）的请求作为下一次服务的对象。SSTF查找模式有高度局部化的倾向，会推迟一些请求的服务，甚至引起无限拖延（又称饥饿）。3.扫描算法（SCAN）SCAN算法又称电梯调度算法。SCAN算法是磁头前进方向上的最短

5、查找时间优先算法，它排除了磁头在盘面局部位置上的往复移动，SCAN算法在很大程度上消除了SSTF算法的不公平性，但仍有利于对中间磁道的请求。“电梯调度”算法是从移动臂当前位置开始沿着臂的移动方向去选择离当前移动臂最近的那个柱访问者，如果沿臂的移动方向无请求访问时，就改变臂的移动方向再选择。这好比乘电梯，如果电梯已向上运动到4层时，依次有3位乘客陈生、伍生、张生在等候乘电梯。他们的要求是：陈生在2层等待去10层；伍生在5层等待去底层；张生在8层等待15层。由于电梯目前运动方向是向上，所以电梯的形成是先把乘客张生从8层带到15层，

6、然后电梯换成下行方向，把乘客伍生从5层带到底层，电梯最后再调换方向，把乘客陈生从2层送到10层。我们仍用前述的同一例子来讨论采用“电梯调度”算法的情况。由于磁盘移动臂的初始方向有两个，而该算法是与移动臂方向有关，所以分成两种情况来讨论。〈1〉.移动臂由里向外移动开始时，在50号柱面执行操作的读写磁头的移动臂方向是由里向外，趋向32号柱面的位置，因此，当访问50号柱面的操作结束后，沿臂移动方向最近的柱面是32号柱面。所以应先为32号柱面的访问者服务，然后是为15号柱面的访问者服务。之后，由于在向外移方向已无访问等待者，故改变移动

7、臂的方向，由外向里依次为各访问者服务。在这种情况下为等待访问者服务的次序是61、99、130、148、159、199。〈2〉.移动臂由外向里移动开始时，正在50号柱面执行操作的读写磁头的移动臂是由外向里（即向柱面号增大的内圈方向）趋向61号柱面的位置，因此，当访问50号柱面的操作结束后，沿臂移动方向最近的柱面是61号柱面。所以，应先为61号柱面服务，然后按移动臂由外向里移动的方向，依次为99、130、148、159、199柱面的访问者服务。当201号柱面的操作结束后，向里移动的方向已经无访问等待者，所以改变移动臂的前进方向，由

8、里向外依次为32、15柱面的访问者服务。“电梯调度”“最短寻找时间优先”与都是要尽量减少移动臂时所花的时间。所不同的是：“最短寻找时间优先”不考虑臂的移动方向，总是选择离当前读写磁头最近的那个柱面，这种选择可能导致移动臂来回改变移动方向；“电梯调度”是沿着臂的移动方向去选择离