操作系统实践报告Word格式.docx
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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。
3、算法原理
磁盘驱动调度对磁盘的效率有重要影响。
磁盘驱动调度算法的好坏直接影响辅助存储器的效率，从而影响计算机系统的整体效率。
常用的磁盘驱动调度算法有：
最简单的磁盘驱动调度算法是先入先出（FIFO）法：
这种算法的实质是，总是严格按
时间顺序对磁盘请求予以处理。
算法实现简单、易于理解并且相对公平，不会发生进程饿死现象。
但该算法可能会移动的柱面数较多并且会经常更换移动方向，效率有待提高。
最短寻找时间优先算法（SSTF）：
总是优先处理最靠近的请求。
该算法移动的柱面距离较小，但可能会经常改变移动方向，并且可能会发生进程饥饿现象。
电梯调度（SCAN）：
总是将一个方向上的请求全部处理完后，才改变方向继续处理其他请求。
循环扫描（CSCA）N：
从最外向最里（或从最里向最外）进行柱面请求处理，到最里柱面后，直接跳到最外柱面然后继续向里进行处理。
该算法与扫描算法的区别是，回来过程不处理请求，基于这样的事实，因为里端的请求刚被处理。
4、数据结构
利用数组对算法进行处理。
now:
当前磁道号
，先来先服务算法，最短寻到时间优先算法，扫描算法
，循环扫描算法
cidao[]，放置磁道号的数组voidFCFS（intcidao[],intm）voidSSTF（intcidao[],intm）voidSCAN（intcidao[],intm）voidCSCAN（intcidao[],intm）
四、算法分析：
（1）
先来先服务算法（FCFS）
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）
CSCAN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。
五、系统流程图
FCFS算法（先来先服务）流程图:
SSTF（最短寻道时间优先算法）
算法流程图：
SCAN算法（扫描算法）流程图：
源代码
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
#include<
iostream.h>
math.h>
#definemaxsize1000
/*********************
判断输入数据是否有效**************************/
intdecide（charstr[]）
//判断输入数据是否有效
{
inti=0;
while（str[i]!
='
\0'
）{
if（str[i]<
'
0'
||str[i]>
9'
）
return0;
break;
}i++;
}
returni;
将字符串转换成数字***********************/
inttrans（charstr[],inta）//将字符串转换成数字
inti;
intsum=0;
for（i=0;
i<
a;
i++）
{sum=sum+（int）（（str[i]-'
）*pow（10,a-i-1））;
}returnsum;
int*bubble（intcidao[],intm）
inti,j;
inttemp;
for（i=0;
m;
i++）//使用冒泡法按从小到大顺序排列
for（j=i+1;
j<
j++）
if（cidao[i]>
cidao[j]）
temp=cidao[i];
cidao[i]=cidao[j];
cidao[j]=temp;
cout<
<
"
排序后的磁盘序列为：
"
;
for（i=0;
i++）//输出排序结果
cidao[i]<
endl;
returncidao;
先来先服务调度算法
voidFCFS（intcidao[],intm）//磁道号数组，个数为m
intnow;
//当前磁道号
//总寻道长度
intj,i;
inta;
charstr[100];
floatave;
//平均寻道长度cout<
磁盘请求序列为：
i++）//按先来先服务的策略输出磁盘请求序列
请输入当前的磁道号：
B:
cin>
>
str;
//对输入数据进行有效性判断
a=decide（str）;
if（a==0）
输入数据的类型错误,请重新输入！
gotoB;
}else
now=trans（str,a）;
//输入当前磁道号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
for（i=0,j=1;
i++,j++）//求平均寻道长度
sum+=abs（cidao[j]-cidao[i]）;
ave=（float）（sum）/（float）（m）;
}cout<
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;
cidao=bubble（cidao,m）;
//调用冒泡排序算法排序
C:
gotoC;
else
//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--）cout<
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
i++）cout<
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）//确定当前磁道在已排的序列中的位置，后面的算法都用到了，可以直接复
制后少量修改，节省时间。
k++;
l=k-1;
r=k;
while（（l>
=0）&
（r<
m））//当前磁道在请求序列范围内
cidao[l]<
sum+=now-cidao[l];
now=cidao[l];
l=l-1;
cidao[r]<
sum+=cidao[r]-now;
now=cidao[r];
r=r+1;
if（l==-1）//磁头移动到序列的最小号，返回外侧扫描仍未扫描的磁道
for（j=r;
{cout<
cidao[j]<
}sum+=cidao[m-1]-cidao[0];
else//磁头移动到序列的最大号，返回内侧扫描仍未扫描的磁道
for（j=l;
j>
j--）
/*************************voidSCAN（intcidao[],intm）{
intnow,l,r,d;
inti,j,sum=0;
D:
gotoD;
=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此情况同最短寻道优先
sum=now-cidao[0];
此
=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
情况同最短寻道优先
sum=cidao[m-1]-now;
}if（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{
now）
请输入当前移动臂的移动的方向（1表示向外，0表示向内）:
d;
if（d==0）//选择移动臂方向向内，则先向内扫描
j++）//磁头移动到最小号，则改变方向向外扫描未扫描的磁道
//输出向外扫描的序列
}sum=now-2*cidao[0]+cidao[m-1];
else//选择移动臂方向向外，则先向外扫描
for（j=r;
j--）//磁头移动到最大号，则改变方向向内扫描未扫描的磁道
}sum=-now-cidao[0]+2*cidao[m-1];
}ave=（float）（sum）/（float）（m）;
循环扫描调度算法*****************************/
/************************
voidCSCAN（intcidao[],intm）
//调用冒泡排序算法排序
E:
//对输入数据进行有效性判断a=decide（str）;
gotoE;
=now）//若当前磁道号大于请求序列中最大者，则直接将移动臂移动到最小号磁道依次
向外给予各请求服务
sum=now-2*cidao[0]+cidao[m-1];
=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,此情况
同最短寻道优先
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
now）//单向反复地从内向外扫描
//输出从当前磁道向外扫描的序列
for（j=0;
r;
j++）//当扫描完最大号磁道，磁头直接移动到最小号磁道，再向外扫描未扫描的磁道
sum=2*cidao[m-1]+cidao[l]-now-2*cidao[0];
voidmain（）
intc;
//菜单项
intcidao[maxsize];
inti=0,count;
请输入磁道序列（0结束）：
A:
cin>
gotoA;
//输入错误，跳转到A，重新输入
elsecidao[i]=trans（str,a）;
i++;
while（cidao[i-1]!
=0）
else
cidao[i]=trans（str,a）;
count=i-1;
//要访问的磁道数
你输入的磁道序列为：
count;
//输出磁道序列
while
（1）
系统菜单******"
***cout<
**
1.先来先服务
***"
**"
2.最短寻道时间优先
3.扫描调度
4.循环扫描
5.退出
***
**********************************************"
G:
请选择算法：
F:
//对输入数据进行有效性判断
gotoF;
//输入错误，跳转到F，重新输入
c=trans（str,a）;
if（c==5）
if（c>
5）
数据输入错误！
请重新输入"
gotoG;
switch（c）
case1:
//使用FCFS算法
FCFS（cidao,count）;
case2:
//使用SSTF算法
SSTF（cidao,count）;
case3:
//使用SCAN算法
SCAN（cidao,count）;
case4:
//使用CSCAN算法
CSCAN（cidao,count）;
七、实验结果分析
程序开始
选择先来先服务算法，结果如下：
选择最短寻到时间优先算法，结果如下：
选择扫描调度算法，结果如下：
选择循环扫描算法，结果如下：
八、实践总结与体会
通过这次试验，我清楚的了解到磁盘调度的详细过程和四种调度算法（先来先服务算法；
最短寻道时间优先算法；
扫描算法；
循环扫描算法）以及四种调度算法之间的差异和共性，同时，也看到了经过优化的算法会带来的好处！
在实验过程中，也遇到了不少问题，在实现扫描算法时出现了问题！
当输入的当前的磁道号不在磁盘请求序列中时，程序可以正常执行，当输入的当前的磁道号在磁盘请求序列中时，程序执行时出现处理序列顺序错误的问题，通过和同学的讨论，发现有两个循环中的自变量初值设置有问题，经过调整后，程序执行无误！
以后，在实现代码的过程中，一定会更加小心，防止出现低级错误导致程序出错！
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