操作系统———磁盘调度算法模拟

实验目的

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是，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。目前最成用的磁盘调度算法有先来先服务（FCFS），最短寻道时间优先（SSTF），以及扫描算法（SCAN）。通过本实验可以加深理解有关磁盘调度的目标，并体会和了解最短寻道时间优先算法和扫描算法的具体实施办法。

实验内容

1 从100#磁道开始，被访问的磁道号分别为：55，58，39，18，90，160，150，38，184。

2 要求用最短寻道时间优先算法的和扫描算法实现磁盘调度。

3 记录下每访问一个磁道磁头移动的磁道数，并计算平均寻道长度（平均移动磁道数）。，，

实验要求

分别用两种算法实现磁盘调度。在实验结果分析中，将比较结果以列表的形式表现出来。用数组（或链表）TR[ ]存储待访问磁道号，将每次磁头移动磁道数用数组AR[ ] 存储。输出结果应如下例：（注意空格）

150	50
160	10
，184	24
18，，	166
38	20
39	1
55	16
58	3
90	32
平均寻道长度：35.8

编程工具：

C++语言平台（DevC++开发工具）

五、

(1)问题概述

磁盘调度算法的目的是优化磁盘I/O操作，减少磁头移动距离，从而提高磁盘I/O效率。
常见的磁盘调度算法包括：先来先服务(FCFS)算法、最短寻道时间优先(SSTF)算法、轮转优先(SCAN)算法、最少最近使用(LRU)算法等。
FCFS算法按请求到达顺序依次处理请求，简单但效率低下。SSTF算法选择离当前磁头位置最近的请求处理，可以减少磁头移动但难以实现。
SCAN算法将磁盘划分为多个区，依次扫描每个区处理请求，减少磁头移动但响应时间长。LRU算法优先处理最近最久未使用的磁盘块，需要记录使用信息增加开销。

(2)整体功能及设计

通过构建最短寻道时间优先算法函数、构建扫描算法函数，然后将创作主函数循环调用，并能够输出调度过程以及平均寻道长度。

(3)编程实现（附代码和截图）

#include<stdio.h> 
#include<math.h>
#include<stdlib.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
//55 58 39 18 90 160 150 38 184
void SSTF(int a[], int n) {//最短寻道时间优先调度int site = 1;//确定开始磁道中间位置int m, Left, Right;int i, j, sum = 0;double Average=0;int Temp; sort(a, a + n);//对磁道号进行从小到大排列printf("排序后磁道数组如下：\n");for (i = 0; i < n; i++) //输出排序后的磁道号数组printf("%d ", a[i]);printf("\n请输入开始的磁道号： ");scanf("%d", &m);printf("\nSSTF（最短寻道优先）调度过程如下: \n");printf("\n被访问的下一个磁道号             移动距离（磁道数）\n"); int mark = m;//用来计算差值或移动距离if (a[n - 1] <= m)//整个数组里的数都小于开始磁道号的情况{for (i = n - 1; i >= 0; i--) { //将数组磁道号就逆序输出printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[i], mark - a[i]);mark = a[i];}sum = m - a[0];}else if (a[0] >= m)//整个数组里的数都大于开始磁道号的情况{for (i = 0; i < n; i++) { //将磁道号从小到大顺序输出printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[i], a[i] - mark);mark = a[i];}sum = a[n - 1] - m;}else{while (a[site] < m)//找位置{site++;}Left = site - 1;Right = site;//确定开始磁道在已排的序列中的位置while ((Left >= 0) && (Right < n)){if ((m - a[Left]) <= (a[Right] - m))//找最短距离是在左侧还是右侧{printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[Left], mark - a[Left]);mark = a[Left];sum += m - a[Left];m = a[Left];Left = Left - 1;}else//在右侧{printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[Right], a[Right] - mark);mark = a[Right];sum += a[Right] - m;m = a[Right];Right = Right + 1;}}if (Left = -1){for (j = Right; j < n; j++)//顺序输出 {printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[j], a[j] - mark);mark = a[j];}sum += a[n - 1] - a[0];}else{for (j = Left; j >= 0; j--)//逆序输出 {printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[j], mark - a[j]);mark = a[j];}sum += a[n - 1] - a[0];}}printf("\n");Average = (double)sum / n;printf(" 可见平均寻道的长度为： %.2f \n", Average);
}void SCAN(int a[], int n) {///扫描算法或电梯调度算法int i, j, sum = 0;double Average;for (i = 0; i < n; i++){sort(a, a + n);//升序排序}printf("排序后的磁道数组如下：\n");for (i = 0; i < n; i++){printf("%d ", a[i]);}printf("\n请输入开始的磁道号： ");int m;scanf("%d", &m);printf("\nSCAN（扫描或电梯）调度过程如下：\n");printf("\n被访问的下一个磁道号             移动距离（磁道数）\n"); int pointer;int mark = m;for (i = 0; i < n; i++){if (a[i] >= m)//找到比开始磁道号大的数 {pointer = i;sum += abs(a[i] - m);break;}}for (i = pointer; i < n; i++){if (i != pointer)//顺着磁头方向顺序输出 sum += abs(a[i] - a[i - 1]);printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[i], a[i] - mark);mark = a[i];}if (pointer >= 1)sum += abs(a[n - 1] - a[pointer - 1]);for (i = pointer - 1; i >= 0; i--)//逆着磁头方向顺序输出 {if (i)sum += abs(a[i] - a[i - 1]);printf("%10d ---------------------- %-3d\n", a[i], mark - a[i]);mark = a[i];}Average = (double)sum / n;printf("\n 平均寻道的长度为：%.2f\n", Average);
}
int main() {int track[100];//定义磁道号数组int select;int i = 0;int n;printf("请先输入磁道数量： \n");scanf("%d", &n);printf("请先输入磁道序列： \n");for (i = 0; i < n; i++){scanf("%d", &track[i]);}printf("\n");while (1){printf("1.最短寻道时间优先算法(SSTF) \n");printf("2.扫描算法(SCAN)\n");printf("3.退出\n");printf("\n");printf("请选择要使用的调度算法： ");scanf("%d", &select);switch (select)//算法选择{case 1:SSTF(track, n);//最短服务时间优先算法printf("\n");break;case 2:SCAN(track, n);//扫描算法printf("\n");break;case 3:exit(0);}}return 0;
}