操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)-磁盤調(diào)度模擬法

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文檔簡介

1、　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)　　—— 磁盤調(diào)度模擬算法　　學(xué)院： 　　專業(yè)：　　學(xué)號：

2、　　姓名： 　　指導(dǎo)老師： 　　時(shí)間：2011/12/29　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容　　熟悉磁盤的結(jié)構(gòu)以及磁盤的驅(qū)動調(diào)度算法的模擬，編程實(shí)現(xiàn)簡單常用的磁盤

3、驅(qū)動調(diào)度算法先來先服務(wù)（FIFO）、電梯調(diào)度算法、最短尋找時(shí)間優(yōu)先算法、掃描（雙向掃描）算法、單向掃描（循環(huán)掃描）算法等。編程只需實(shí)現(xiàn)兩個算法。　　題目可以選取教材或習(xí)題中的相關(guān)編程實(shí)例。　　編程語言建議采用c/c++或Java。模擬程序鼓勵采用隨機(jī)數(shù)技術(shù)、動態(tài)空間分配技術(shù)，有條件的最好能用圖形界面展現(xiàn)甚至用動畫模擬。<p&

4、gt;　　設(shè)計(jì)目的　?。?）在課本知識的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步了解操作系統(tǒng)的內(nèi)容。　?。?）提高學(xué)生的邏輯思維能力。　?。?）培養(yǎng)學(xué)生能夠獨(dú)立編寫程序的能力。　?。?）熟悉磁盤各種調(diào)度算法及其各自的特點(diǎn)，能夠區(qū)分不同的算法。

5、;　　三、設(shè)計(jì)分析　　1.先來先服務(wù)算法（FCFS）先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度:按先來后到次序服務(wù)，未作優(yōu)化。最簡單的移臂調(diào)度算法是“先來先服務(wù)”調(diào)度算法，這個算法實(shí)際上不考慮訪問者要求訪問的物理位置，而只是考慮訪問者提出訪問請求的先后次序。例如，如果現(xiàn)在讀寫磁頭正在 50 號柱面上執(zhí)行輸出操作，而等待訪問者依次要訪問的柱面為

6、 130、199、32、159、15、148、61、99，那么，當(dāng) 50 號柱面上的操作結(jié)束后，移動臂將按請求的先后次序先移到 130 號柱面，最后到達(dá) 99 號柱面。 　　采用先來先服務(wù)算法決定等待訪問者執(zhí)行輸入輸出操作的次序時(shí)，移動臂來回地移動。先來先服務(wù)算法花費(fèi)的尋找時(shí)間較長，所以執(zhí)行輸入輸出操作的總時(shí) 間也很長。 　　2.短尋道時(shí)間優(yōu)先算法

7、（SSTF）最短尋找時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法總是從等待訪問者中挑選尋找時(shí)間最短的那個請求先執(zhí)行的，而不管訪問者到來的先后次序?，F(xiàn)在仍利用同一個例子來討論，現(xiàn)在當(dāng) 50 號柱面的操作結(jié)束后，應(yīng)該先處理 61 號柱面的請求，然后到達(dá) 32 號柱面執(zhí)行操作，隨后處理 15 號柱面請求，后繼操作的次序應(yīng)該是 99、130、148、 159、199。 　　采用最短尋找時(shí)間優(yōu)先算法決定等待訪問者執(zhí)行操作的次

8、序時(shí)，讀寫磁頭總共移動了 200 多個柱面的距離，與先來先服務(wù)、算法比較，大幅度地減少了尋找時(shí)間，因而縮短了為各訪問者請求服務(wù)的平均時(shí)間，也就提高了系統(tǒng)效率。但最短查找時(shí)間優(yōu)先（SSTF）調(diào)度，F(xiàn)CFS 會引起讀寫頭在盤面上的大范圍移動， SSTF 查找距離磁頭最短（也就是查找時(shí)間最短）的請求作為下一次服務(wù)的對象。 SSTF 查找模式有高度局部化的傾向，會推遲一些請求的服務(wù)，甚至引起無限拖延（又稱饑餓）。

9、;　　3.掃描算法（SCAN） SCAN 算法又稱電梯調(diào)度算法。SCAN 算法是磁頭前進(jìn)方向上的最短查找時(shí)間優(yōu)先算法，它排除了磁頭在盤面局部位置上的往復(fù)移動，SCAN 算法在很大程度上消除了 SSTF 算法的不公平性，但仍有利于對中間磁道的請求。 　　“電梯調(diào)度” 算法是從移動臂當(dāng)前位置開始沿著臂的移動方向去選擇離當(dāng)前移動臂最近的那個柱訪問者，如果沿臂的移動方向無請求

10、訪問時(shí)，就改變臂的移動方向再選擇。這好比乘電梯，如果電梯已向上運(yùn)動到 4 層時(shí)，依次有 3 位乘客陳生、伍生、張生在等候乘電梯。他們的要求是：陳生在 2 層等待去 10 層；伍生在 5 層等待去底層；張生在 8 層等待 15 層。由于電梯目前運(yùn)動方向是向上，所以電梯的形成是先把乘客張生從 8 層帶到 15 層，然后電梯換成下行方向，把乘客伍生從 5 層帶到底層，電梯最后再調(diào)換方向，把乘客陳生從 2 層送到 10 層。 <

11、/p>　　我們?nèi)杂们笆龅耐焕觼碛懻摬捎谩半娞菡{(diào)度”算法的情況。由于磁盤移動臂的初始方向有兩個，而該算法是與移動臂方向有關(guān)，所以分成兩種情況來討論。 　　〈1〉.移動臂由里向外移動 　　開始時(shí)，在 50 號柱面執(zhí)行操作的讀寫磁頭的移動臂方向是由里向外，趨向 32 號柱面的位置，因此，當(dāng)訪問 50 號柱面的操作結(jié)束后，沿臂

12、移動方向最近的柱面是 32 號柱面。所以應(yīng)先為 32 號柱面的訪問者服務(wù)，然后是為 15 號柱面的訪問者服務(wù)。之后，由于在向外移方向已無訪問等待者，故改變移動臂的方向，由外向里依次為各訪問者服務(wù)。在這種情況下為等待訪問者服務(wù)的次序是 61、 99、130、148、159、199。 　　〈2〉.移動臂由外向里移動 　　開始時(shí)，正在 50 號柱面執(zhí)行操

13、作的讀寫磁頭的移動臂是由外向里（即向柱面號增大的內(nèi)圈方向）趨向 61 號柱面的位置，因此，當(dāng)訪問 50 號柱面的操作結(jié) 束后，沿臂移動方向最近的柱面是 61 號柱面。所以，應(yīng)先為 61 號柱面服務(wù)，然后按移動臂由外向里移動的方向，依次為 99、130、148、159、199 柱面的訪問者服務(wù)。當(dāng) 201 號柱面的操作結(jié)束后，向里移動的方向已經(jīng)無訪問等待者，所以改變移動臂的前進(jìn)方向，由里向外依次為 32、15 柱面的訪問者服務(wù)。

14、　　“電梯調(diào)度” “最短尋找時(shí)間優(yōu)先” 與都是要盡量減少移動臂時(shí)所花的時(shí)間。所不同的是： “最短尋找時(shí)間優(yōu)先”不考慮臂的移動方向，總是選擇離當(dāng)前讀寫磁頭最近的那個柱面，這種選擇可能導(dǎo)致移動臂來回改變移動方向； “電梯調(diào)度” 是沿著臂的移動方向去選擇離當(dāng)前讀寫詞頭最近的哪個柱面的訪問者，僅當(dāng)沿移動臂的前進(jìn)移動方向無訪問等待者時(shí)，才改變移動臂的前進(jìn)方向。由于移動臂改變方向是機(jī)械動作，速度

15、相對較慢，所以，電梯調(diào)度算法是一種簡單、使用且高效的調(diào)度算法。 　　但是， “電梯調(diào)度”算法在實(shí)現(xiàn)時(shí)，不僅要記住讀寫磁頭的當(dāng)前位置，還必須記住移動臂的當(dāng)前前進(jìn)方向。 　　4.循環(huán)掃描算法（CSCAN） 　　單項(xiàng)掃描調(diào)度算法的基本思想是，不考慮訪問者等待的先后次序，總是從 0 號柱面開始向里道掃描，按照各自所要

16、訪問的柱面位置的次序去選擇訪問者。在移動臂到達(dá)最后一個柱面后，立即快速返回到 0 號柱面，返回時(shí)不為任何的訪問者等待服務(wù)。在返回到 0 號柱面后，再次進(jìn)行掃描。　　由于該例中已假定讀寫的當(dāng)前位置在 50 號柱面，所以，指示了從 50 號柱面繼續(xù)向里掃描，依次為 61、99、130、148、159、199 各柱面的訪問者服務(wù)，此時(shí)移動臂已經(jīng)是最內(nèi)的柱面，于是立即返回到 0 號柱面，重新掃描

17、，依次為 15、 32 號柱面的訪問者服務(wù)。 　　除了“先來先服務(wù)”調(diào)度算法外，其余三種調(diào)度算法都是根據(jù)欲訪問的柱面位置來繼續(xù)調(diào)度的。在調(diào)度過程中可能有新的請求訪問者加入。在這些新的請求訪問者加入時(shí)，如果讀寫已經(jīng)超過了它們所要訪問的柱面位置，則只能在以后的調(diào)度中被選擇執(zhí)行。在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，在等待訪問磁盤的若干訪問者請求中，可能要求訪問的柱面號相同，但在同一柱面上的不同磁道，或訪問同

18、一柱面中同一磁道上的不同扇區(qū)。所以，在進(jìn)行移動調(diào)度時(shí)，在按照某種短法把移動臂定位到某個柱面后，應(yīng)該在等待訪問這個柱面的各個訪問者的輸入輸出操作都完成之后，再改變移動臂的位置。　　四、程序截圖　　界面：　　運(yùn)行：&

19、lt;/b>　　五、設(shè)計(jì)心得　　這次課程設(shè)計(jì)給我的感覺還是有一定難度的。拿到題目之后，首先分析設(shè)計(jì)目的，需求，內(nèi)容要求以及結(jié)構(gòu)等等。這些都要求我們首先要對磁盤調(diào)度算法（FCFS、SSTF、SCAN、C-SCAN）有深入的了解。　　設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，分析出結(jié)構(gòu)之后就開始編寫代

20、碼了。磁盤調(diào)度算法方面難度一般。通過課本的知識先畫出流程圖。然后根據(jù)流程圖編寫代碼。這一部分遇到的問題不是很多。在編寫C-SCAN算法，移動臂當(dāng)前前進(jìn)方向部分有一點(diǎn)小難題，通過調(diào)試逐漸實(shí)現(xiàn)了。最后使用一個人機(jī)交互界面。完善整個程序，使程序看上去更加完美。　　通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對操作系統(tǒng)的相關(guān)知識進(jìn)行了深刻的了解，了解了磁道的運(yùn)行方法。同時(shí)，我也熟悉了圖形函數(shù)graphics.h里的相關(guān)數(shù)據(jù)及

21、其計(jì)算方法，特別是矩形，同心圓和扇形的算法。cleardevice()這是對所有的清屏，clrscr();是部分清屏。　　雖然在平時(shí)上課時(shí)間沒有認(rèn)真的聽講，但是在這次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中通過了同學(xué)的幫助終于圓滿的完成了本次課程設(shè)計(jì)。　　六、源代碼　　#include"gra

22、phics.h"　　#include"stdio.h"　　#include"math.h"　　void show()　　{　　printf(&

23、quot;\n\n\n\n\n\n\n* * * * * * * * * * * * Disk dispatch system* * * * * * * * * * * *\n");　　printf(" * 1.enter the data *\n"

24、;); 　　printf(" * 2.fcfs *\n"); 　　printf(" * 3.sstf

25、 *\n");　　printf(" * 4.scan *\n");　　printf(" *

26、 5.c-scan *\n");　　printf(" * 6.break *\n");<p&g

27、t;　　printf(" * choose the number to start... *\n");　　printf(" * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

28、* * *\n");　　}　　void turn(int *t,int n)　　{　　int i,j,k;　　for(i=0;i<n-1;

29、i++)　　for(j=i+1;j<n;j++)　　{　　if(t[i]>t[j])　　{　　k=t[i];</b&g

30、t;　　t[i]=t[j];　　t[j]=k;　　}　　}　　}</p&

31、gt;　　void sstf(int *a,int f)　　{　　int i,t,m,n=0,j=0,k,b[10];　　turn(a,10);　　m=fabs(a[0]-f);<p

32、>　　for(i=1;i<10;i++)　　{　　t=fabs(a[i]-f);　　if(m>t)　　{<p&

33、gt;　　m=t;　　n=i;　　}　　}　　if(a[n+1]-a[n]>a[n]-a[n-1])</p&

34、gt;　　j=1;　　if(j==1)　　{　　if(n%2==0)　　{

35、　　k=n/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];　　a[i]=a[n];<p

36、>　　a[n]=t;　　n--;　　}　　}　　else

37、　　{　　k=(n+1)/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];

38、;　　a[i]=a[n];　　a[n]=t;　　n--;　　}　　}<b

39、>　　}　　else　　{　　k=9-n;　　for(i=0;i<=k;i++)&l

40、t;b>　　{　　b[i]=a[n];　　n++;　　}　　n=9-k-1;　　for(i

41、=k+1;i<10;i++)　　{　　b[i]=*(a+n);　　n--;　　}　　for(i=0;i<

42、10;i++)　　a[i]=b[i];　　}　　for(i=0;i<10;i++)　　printf("%d ",a[i]);　　}</b&g

43、t;　　void scan(int *a,int f)　　{　　int i,t,m,n=0,j=0,k,b[10];　　turn(a,10);　　m=fabs(a[0]-f);</p&g

44、t;　　for(i=1;i<10;i++)　　{　　t=fabs(a[i]-f);　　if(m>t)　　{

45、;　　m=t;　　n=i;　　}　　}　　if(a[n]<f)<

46、;p>　　j=1;　　if(j==1)　　{　　if(n%2==0)　　{

47、;　　k=n/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];　　a[i]=a[n];<

48、b>　　a[n]=t;　　n--;　　}　　}　　else<p&

49、gt;　　{　　k=(n+1)/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];　　a[i]=

50、a[n];　　a[n]=t;　　n--;　　}　　}　　}&

51、lt;/b>　　else　　{　　k=9-n;　　for(i=0;i<=k;i++)

52、　{　　b[i]=a[n];　　n++;　　}　　n=9-k-1;　　for(i=k+1;i&l

53、t;10;i++)　　{　　b[i]=a[n];　　n--;　　}　　for(i=0;i<10;i++)<

54、;/p>　　a[i]=b[i];　　}　　for(i=0;i<10;i++)　　printf("%d ",a[i]);　　}</p&g

55、t;　　void cscan(int *a,int f)　　{　　int i,t,m,n=0,n1=0,j=0,k,b[10];　　turn(a,10);　　m=fabs(a[0]-f);

56、　　for(i=1;i<10;i++)　　{　　t=fabs(a[i]-f);　　if(m>t)　　{&

57、lt;p>　　m=t;　　n=i;　　}　　}　　if(a[n]<f)<p&g

58、t;　　j=1;　　if(j==1)　　{　　if(n%2==0)　　{<

59、;b>　　n1=n;　　k=n/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];<

60、;p>　　a[i]=a[n];　　a[n]=t;　　n--;　　}　　n=n1+1;<

61、;p>　　k=(9+n)/2;　　for(i=9;i>k;i--)　　{　　t=a[i];　　a[i]=a[n];　　a[n

62、]=t;　　n++;　　}　　}　　else<b&g

63、t;　　{　　n=n1;　　k=(n+1)/2;　　for(i=0;i<k;i++)　　{　　t=a[i];&

64、lt;/b>　　a[i]=a[n];　　a[n]=t;　　n--;　　}　　n=n1+1;&

65、lt;/b>　　k=(9-n+1)/2;　　for(i=9;i>k;i--)　　{　　t=a[i];　　a[i]=a[n];

66、;　　a[n]=t;　　n--;　　}　　}　　}</

67、p>　　else　　{　　k=9-n;　　for(i=0;i<=k;i++)　　{&l

68、t;/p>　　b[i]=a[n];　　n++;　　}　　n=0;　　for(i=k+1;i<10;i++)

69、;　　{　　b[i]=a[n];　　n++;　　}　　for(i=0;i<10;i++)

70、　　a[i]=b[i];　　}　　for(i=0;i<10;i++)　　printf("%d ",a[i]);　　}　　voi

71、d mycircle(int x,int y)　　{　　int k,i;　　for(k=0;k<8;k++)　　{<p&g

72、t;　　setcolor(k+8);　　for(i=10;i<100;i+=10)　　arc(x,y,k*45,(k+1)*45,i);　　}　　}

73、　　void round(int x,int y,int radius,int *t,int f)　　{　　int k,i,m=1,m1,n=0;　　m1=m;　　bar(315,199,f+31

74、5,201);　　getch();　　while(m)　　{　　m=m1;

75、for(k=0;k<8;k++)　　{　　setcolor(k+8);　　for(i=radius;i<100;i+=10)　　arc(x,y,m*45,(m+1)*45,i);&

76、lt;b>　　m++;　　}　　bar(315,199,90-*(t+n)+315,201);　　sleep(1);　　cleardevice();

77、　　n++;　　m1++;　　if(n-10==0) break;　　if(m1-8==0) m1=0;　　}&

78、lt;p>　　}　　main()　　{　　int k,i,driver,mode,first=30;　　int a[10];&l

79、t;p>　　char t;　　driver=VGA;mode=VGAHI;　　initgraph(&driver,&mode,"");　　setbkcolor(0);　　sh

80、ow();　　t=getch();　　while(t)　　{　　t=getch();　　switch(t)</

81、b>　　{　　case('1'):　　{　　for(i=0;i<10;i++)　　{&l

82、t;/p>　　printf("input %dth data:",i+1);　　scanf("%d",&a[i]);　　}　　printf("press any key to continu

83、e...");　　getch();　　cleardevice();　　show();　　break;<

84、;b>　　}　　case('2'):　　{　　for(i=0;i<10;i++)　　printf("%d ",a[i]);

85、　　circle(315,200,1);　　floodfill(315,200,15);　　mycircle(315,200);　　round(315,200,10,a,90);　　printf("press any key to continue...&quo

86、t;);　　getch();　　cleardevice();　　show();　　break;

87、}　　case('3'):　　{　　sstf(a,first);　　circle(315,200,1);　　floodfill(315,200,15);&l

88、t;/p>　　mycircle(315,200);　　round(315,200,10,a,90);　　printf("press any key to continue...");　　getch();&

89、lt;p>　　cleardevice();　　show();　　break;　　}　　case('4'):<

90、;p>　　{　　scan(a,first);　　circle(315,200,1);　　floodfill(315,200,15);　　mycircle(315,200);　　round

91、(315,200,10,a,90);　　printf("press any key to continue...");　　getch();　　cleardevice();　　show();<

92、/b>　　break;　　}　　case('5'):　　{　　cscan(a,first);&

93、lt;/p>　　circle(315,200,1);　　floodfill(315,200,15);　　mycircle(315,200);　　round(315,200,10,a,90);　　printf("press any ke

94、y to continue...");　　getch();　　cleardevice();　　show();　　break;

95、　　}　　case('6'):　　exit();　　}　　}&

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計(jì)

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