实验四 磁盘调度
实验四磁盘调度
一、实验目的：
磁盘是高速、大容量、旋转型、可直接存取的存储设备。它作为计算机系统的辅助存储器，担负着繁重的输入输出工作，在现代计算机系统中往往同时会有若干个要求访问磁盘的输入输出要求。系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行访问磁盘的请求。由于磁盘访问时间主要受寻道时间T的影响，为此需要采用合适的寻道算法，以降低寻道时间。本实验要求学生模拟设计一个磁盘调度程序，观察调度程序的动态运行过程。通过实验让学生理解和掌握磁盘调度的职能。
二、实验内容：
模拟电梯调度算法，对磁盘进行移臂操作
三、提示及要求：
1．假设磁盘只有一个盘面，并且磁盘是可移动头磁盘。
2．磁盘是可供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。当有进程在访问某个磁盘时，其它想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。当有多个进程提出输入输出请求而处于等待状态时，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。为此设置“驱动调度”进程。
3．由于磁盘与处理器是并行工作的，所以当磁盘在为一个进程服务时，占有处理器的其它进程可以提出使用磁盘（这里我们只要求访问磁道），即动态申请访问磁道，为此设置“接受请求”进程。
4．为了模拟以上两个进程的执行，可以考虑使用随机数来确定二者的允许顺序，程序结构图参考附图：
5．“接受请求”进程建立一张“进程请求I/O”表，指出等待访问磁盘的进程要求访问的磁道，表的格式如下：
进程名要求访问的磁道号
6．“磁盘调度”的功能是查“请求I/O”表，当有等待访问的进程时，按电梯调度算法（SCAN 算法）从中选择一个等待访问的进程，按其指定的要求访问磁道。SCAN算法参考课本第九章。算法模拟框图略。
7．附图中的“初始化”工作包括：初始化“请求I/O”表，设置置当前移臂方向；当前磁道号。并且假设程序运行前“请求I/O”表中已有若干进程（4～8个）申请访问相应磁道。
四、附图
五、源程序代码
1．操作类
package SCAN;
importjava.util.Random;
public class SCAN_Operation {
private String[][] requestPCB = new String[10][2];//请求进程
private String[][] result = new String[10][2];
private Random random = new Random();//随机数
private intprocessNum;//请求进程个数
//生成随机请求的进程
public void RandomRequest() {
this.processNum = this.random.nextInt(5)+4;
for (inti = 0; i this.requestPCB[i][0] = "P"+i; this.requestPCB[i][1] = this.random.nextInt(300) + ""; } for (inti = 0; i for (int j = 0; j < 2; j++) { this.result[i][j] = ""; } } } //对进程进行排序 public void sortProcess() { String temp = new String(); for (inti = 0; i for (int j = 0; j < this.processNum-i-1; j++) { if ( Integer.parseInt(this.requestPCB[j][1]) >Integer.parseInt(this.requestPCB[j+1][1])) { temp = this.requestPCB[j][0]; this.requestPCB[j][0] = this.requestPCB[j+1][0]; this.requestPCB[j+1][0] = temp; temp = this.requestPCB[j][1]; this.requestPCB[j][1] = this.requestPCB[j+1][1]; this.requestPCB[j+1][1] = temp; } } } } //执行方向：1为递增，2为递减 public void stepRun(intplace,int direction){ this.sortProcess(); int find = -1; if (direction == 1) { for (inti = 0; i if (Integer.parseInt(this.requestPCB[i][1]) > place) { find = i; break; }else if ( i == this.processNum - 1) { find = i; break; } } int j = 0; for (inti = find; i this.result[j][0] = this.requestPCB[i][0]; this.result[j][1] = this.requestPCB[i][1]; j++; } for (inti = find-1; i>= 0; i--) { this.result[j][0] = this.requestPCB[i][0]; this.result[j][1] = this.requestPCB[i][1]; j++; } } if (direction == 2) { for (inti = 0; i if (Integer.parseInt(this.requestPCB[i][1]) > place) { find = i; break; }else if ( i == this.processNum - 1) { find = i; break; } } int j = 0; for (inti = find-1; i>= 0; i--) { this.result[j][0] = this.requestPCB[i][0]; this.result[j][1] = this.requestPCB[i][1]; j++; } for (inti = find; i this.result[j][0] = this.requestPCB[i][0]; this.result[j][1] = this.requestPCB[i][1]; j++; } } } public String[][] getRequestPCB() { returnrequestPCB; } public void setRequestPCB(String[][] requestPCB) { this.requestPCB = requestPCB; } publicintgetProcessNum() { returnprocessNum; } public void setProcessNum(intprocessNum) { this.processNum = processNum; } public String[][] getResult() { return result; } public void setResult(String[][] result) { this.result = result; } } 2．界面类 package SCAN; importorg.eclipse.swt.widgets.Display; importorg.eclipse.swt.widgets.Shell; https://www.wendangku.net/doc/9b12229285.html,bel; importorg.eclipse.swt.SWT; importorg.eclipse.swt.widgets.MessageBox; importorg.eclipse.swt.widgets.Table; importorg.eclipse.swt.widgets.TableColumn; importorg.eclipse.swt.widgets.Button; importorg.eclipse.swt.widgets.TableItem; importorg.eclipse.swt.widgets.Text; importorg.eclipse.swt.events.SelectionAdapter; importorg.eclipse.swt.events.SelectionEvent; public class SCANSWT { protected Shell shell; private Table table; private Text text; private Table table_1; privateMessageBoxmessageBox; privateSCAN_OperationmOperation; /** * Launch the application. * @paramargs */ public static void main(String[] args) { try { SCANSWT window = new SCANSWT(); window.open(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } /** * Open the window. */ public void open() { Display display = Display.getDefault(); createContents(); shell.open(); https://www.wendangku.net/doc/9b12229285.html,yout(); while (!shell.isDisposed()) { if (!display.readAndDispatch()) { display.sleep(); } } } /** * Create contents of the window. */ protected void createContents() { shell = new Shell(); shell.setSize(507, 370); shell.setText("\u78C1\u76D8\u8C03\u5EA6\u7B97\u6CD5"); Label lblio = new Label(shell, SWT.NONE); lblio.setBounds(96, 20, 86, 17); lblio.setText("\u8FDB\u7A0B\u8BF7\u6C42I/O\u8868"); table = new Table(shell, SWT.BORDER | SWT.FULL_SELECTION); table.setBounds(10, 48, 201, 274); table.setHeaderVisible(true); table.setLinesVisible(true); TableColumntblclmnNewColumn = new TableColumn(table, SWT.NONE); tblclmnNewColumn.setWidth(70); tblclmnNewColumn.setText("\u8FDB\u7A0B\u540D"); TableColumn tblclmnNewColumn_1 = new TableColumn(table, SWT.CENTER); tblclmnNewColumn_1.setWidth(115); tblclmnNewColumn_1.setText("\u8981\u6C42\u8BBF\u95EE\u7684\u78C1\u9053\u53F7"); Label label = new Label(shell, SWT.NONE); label.setBounds(229, 15, 103, 17); label.setText("\u9009\u62E9\u78C1\u5934\u79FB\u52A8\u65B9\u5411"); final Button button = new Button(shell, SWT.RADIO); button.setBounds(338, 15, 50, 17); button.setText("\u9012\u589E"); final Button button_1 = new Button(shell, SWT.RADIO); button_1.setBounds(394, 15, 56, 17); button_1.setText("\u9012\u51CF"); Label label_1 = new Label(shell, SWT.NONE); label_1.setBounds(241, 48, 61, 17); label_1.setText("\u78C1\u5934\u4F4D\u7F6E\uFF1A"); text = new Text(shell, SWT.BORDER); text.setBounds(311, 45, 86, 23); Button button_2 = new Button(shell, SWT.NONE); button_2.addSelectionListener(new SelectionAdapter() { @Override public void widgetSelected(SelectionEvent e) { int direction = -1; if (button.getSelection()) { direction = 1; }else if (button_1.getSelection()) { direction = 2; } try { if (table.getItemCount() == 0) { messageBox = new MessageBox(shell, SWT.ICON_WARNING); messageBox.setMessage("请先请求进程！"); messageBox.setText("提示"); messageBox.open(); }else if (direction == -1) { messageBox = new MessageBox(shell, SWT.ICON_WARNING); messageBox.setMessage("请选择磁头旋转方向！"); messageBox.setText("提示"); messageBox.open(); }else if (text.getText().equals("")) { messageBox = new MessageBox(shell, SWT.ICON_WARNING); messageBox.setMessage("请输入磁头所指的位置（1-300之间）！"); messageBox.setText("提示"); messageBox.open(); }else if (Integer.parseInt(text.getText()) < 0 || Integer.parseInt(text.getText())>300) { messageBox = new MessageBox(shell, SWT.ICON_WARNING); messageBox.setMessage("磁头越界！\n请输入1-300之间的位置！"); messageBox.setText("提示"); messageBox.open(); }else { runScan(direction); } } catch (Exception e2) { e2.printStackTrace(); } } }); button_2.setBounds(404, 43, 72, 27); button_2.setText("\u6267\u884C"); table_1 = new Table(shell, SWT.BORDER | SWT.FULL_SELECTION); table_1.setBounds(229, 96, 253, 226); table_1.setHeaderVisible(true); table_1.setLinesVisible(true); TableColumn tblclmnNewColumn_2 = new TableColumn(table_1, SWT.NONE); tblclmnNewColumn_2.setWidth(120); tblclmnNewColumn_2.setText("\u8FDB\u7A0B\u540D"); TableColumn tblclmnNewColumn_3 = new TableColumn(table_1, SWT.CENTER); tblclmnNewColumn_3.setWidth(120); tblclmnNewColumn_3.setText("\u78C1\u9053\u53F7"); Label label_2 = new Label(shell, SWT.NONE); label_2.setBounds(229, 73, 143, 17); label_2.setText("\u8FDB\u7A0B\u6267\u884C\u7ED3\u679C\u987A\u5E8F\u5982\u4E0B\u FF1A"); Button button_3 = new Button(shell, SWT.NONE); button_3.addSelectionListener(new SelectionAdapter() { @Override public void widgetSelected(SelectionEvent e) { try { getRandom(); } catch (Exception e2) { e2.printStackTrace(); } } }); button_3.setBounds(10, 15, 80, 27); button_3.setText("\u8BF7\u6C42\u8FDB\u7A0B"); } public void getRandom() { mOperation = new SCAN_Operation(); table.removeAll(); table_1.removeAll(); text.setText(""); mOperation.RandomRequest(); for (inti = 0; i TableItem item = new TableItem(table, SWT.NULL); item.setText(0, mOperation.getRequestPCB()[i][0]); item.setText(1, mOperation.getRequestPCB()[i][1]); } } public void runScan(int direction){ table_1.removeAll(); mOperation.stepRun(Integer.parseInt(text.getText()), direction); for (inti = 0; i TableItem item = new TableItem(table_1, SWT.NULL); item.setText(0, mOperation.getResult()[i][0]); item.setText(1, mOperation.getResult()[i][1]); } } } 六、运行结果 1．向增大方向 2．向减小方向 七、实验总结 本程序实现了实验要求中所有的功能，不过没有实现以动画的形式展现，还是以文本展示为主。通过本实验，我了解了磁盘是高速、大容量、旋转型、可直接存取的存储设备，并且更加熟悉了课上所讲的磁盘的梯度调度算法。本实验中，我模拟设计一个磁盘调度程序，观察调度程序的动态运行过程。通过实验让我理解和掌握磁盘调度的职能。 《操作系统原理》 课程设计报告书 题目：磁盘调度 专业：网络工程 学号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 目录 第一章课程设计目的 (1) 1.1编写目的 (1) 第二章课程设计内容 (2) 2.1设计内容 (2) 2.1.1、先来先服务算法（FCFS） (2) 2.1.2、最短寻道时间优先算法（SSTF） (2) 2.1.3、扫描算法（SCAN） (3) 2.1.4、循环扫描算法（CSCAN） (3) 第三章系统概要设计 (4) 3.1模块调度关系图 (4) 3.2模块程序流程图 (4) 3.2.1 FCFS算法 (5) 3.2.2 SSTF算法 (6) 3.2.3 SCAN算法 (7) 3.2.4 CSCAN算法 (8) 第四章程序实现 (9) 4.1 主函数的代码实现 (9) 4.2.FCFS算法的代码实现 (11) 4.3 SSTF算法的代码实现 (13) 4.4 SCAN算法的代码实现 (15) 4.5 CSCAN算法的代码实现 (17) 第五章测试数据和结果 (20) 第六章总结 (23) 第一章课程设计目的 1.1编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解 1 第二章课程设计内容 2.1设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法，算法包括：先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）。 2.1.1、先来先服务算法（FCFS） 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 2.1.2、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，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。 2 操作系统上机 实验报告 成绩 教师： 2012 年 12月 5日 班级： 学号： 姓名： 实验地点： 实验时间： 实验一进程的建立 【实验目的】 创建进程及子进程 在父子进程间实现进程通信 【实验软硬件环境】 Linux 、Windows98、Windows2000 【实验内容】 创建进程并显示标识等进程控制块的属性信息； 显示父子进程的通信信息和相应的应答信息。 （进程间通信机制任选） 【实验程序及分析】 编程思路：首先本程序在Linux用C语言完成的，父子进程的创建用fork函数来实现，然后是父子进程间的通信，这里用pipe实现。可以定义chan1[2], chan1[2],chanx[0]表示读，chanx[1]表示写。他们配合使用。 【实验截图】 【实验心得体会】 通过这次上机练习，我熟悉了用c++实现进程的创建，销毁，父子进程间的通讯等一系列课程中需要学习的内容。本来进程的概念在一开始我始终无法清晰地理解，但是通过自己用mfc的方法去实现它后，我开始慢慢地理解操作系统的进程的运作机制。 虽然，我只是实现了一个父子进程的创建和通讯，但是，管中窥豹，我想自己开始明白一个操作系统正是由很多这种进程实现功能的。其中，系统整体的进程调度，管理等等还有很多东西等着我们去进一步学习、理解。 实验二进程间的同步 【实验目的】 理解进程同步和互斥模型及其应用 【实验软硬件环境】 Linux 、Windows98、Windows2000 【实验内容】 利用通信API实现进程之间的同步： 建立司机和售票员进程； 并实现他们间的同步运行。 【实验程序及分析】 程序总体思路：由于本次试验时用PV操作实现的互斥与同步模型，所以先实现P、V操作的函数，然后在主程序中利用PV操作函数实现司机和售票员的同步。司机和售票员分别为父进程和子进程，假设司机停车开门，此时为父进程中运行，然后申请开车，但是此时乘客没上车，所以只能阻塞。此时进入子进程，乘客上车，关门，售票员检票，释放开车，然后死机开车，到站，释放开车门。如此循环。 示意图 #include 实验名 称 作业调度 实验内容1、设计可用于该实验的作业控制块； 2、动态或静态创建多个作业； 3、模拟先来先服务调度算法和短作业优先调度算法。 3、调度所创建的作业并显示调度结果（要求至少显示出各作业的到达时间，服务时间，开始时间，完成时间，周转时间和带权周转时间）； 3、比较两种调度算法的优劣。 实验原理一、作业 作业(Job)是系统为完成一个用户的计算任务（或一次事物处理）所做的工作总和，它由程序、数据和作业说明书三部分组成，系统根据该说明书来对程序的运行进行控制。在批处理系统中，是以作业为基本单位从外存调入内存的。 二、作业控制块J C B(J o b C o nt r o l Bl o ck) 作业控制块ＪＣＢ是记录与该作业有关的各种信息的登记表。为了管理和调度作业，在多道批处理系统中为每个作业设置了一个作业控制块，如同进程控制块是进程在系统中存在的标志一样，它是作业在系统中存在的标志，其中保存了系统对作业进行管理和调度所需的全部信息。在JCB中所包含的内容因系统而异，通常应包含的内容有：作业标识、用户名称、用户帐户、作业类型(CPU 繁忙型、I/O 繁忙型、批量型、终端型)、作业状态、调度信息(优先级、作业已运行时间)、资源需求(预计运行时间、要求内存大小、要求I/O设备的类型和数量等)、进入系统时间、开始处理时间、作业完成时间、作业退出时间、资源使用情况等。 三、作业调度 作业调度的主要功能是根据作业控制块中的信息，审查系统能否满足用户作业的资源需求，以及按照一定的算法，从外存的后备队列中选取某些作业调入内存，并为它们创建进程、分配必要的资源。然后再将新创建的进程插入就绪队列，准备执行。 四、选择调度算法的准则 1）．面向用户的准则 (1) 周转时间短。通常把周转时间的长短作为评价批处理系统的性能、选择作业调度方式与算法的重要准则之一。所谓周转时间，是指从作业被提交给系统开始，到作业完成为止的这段时间间隔(称 操作系统磁盘调度算法 实验报告 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 目录 1．课程设计目的 编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，容易使人理解，使磁盘调度的特点更简单明了，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解。 2．课程设计内容 设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法，算法包括：先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN）。 1、先来先服务算法（FCFS） 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单，且每个进 程的请求都能依次得到处理，不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化，在对磁盘的访问请求比较多的情况下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 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，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到比较好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下，对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟，有些请求的响应时间将不可预期。 3、扫描算法（SCAN） 扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向。例如，当磁头正在自里向外移动时，扫描算法所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的。这样自里向外地访问，直到 人和以吟实验报告学院（系）名称：计算机与通信工程学院 【实验过程记录(源程序、测试用例、测试结果及心得体会等) 】 #include 实验报告学院（系）名称：计算机与通信工程学院 【实验过程记录（源程序、测试用例、测试结果及心得体会等）】 #include 实验二作业调度 一. 实验题目 1、编写并调试一个单道处理系统的作业等待模拟程序。 作业调度算法：分别采用先来先服务（FCFS,最短作业优先（SJF）、响应 比高者优先（HRN的调度算法。 （1）先来先服务算法：按照作业提交给系统的先后顺序来挑选作业, 先提交的先被挑选。 （2）最短作业优先算法：是以进入系统的作业所提出的“执行时间”为标准, 总是优先选取执行时间最短的作业。 （3）响应比高者优先算法：是在每次调度前都要计算所有被选作业（在后备队列中）的响应比,然后选择响应比最高的作业执行。 2、编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。可以参考课本中的方法进 行设计。 对于多道程序系统,要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。 二. 实验目的： 本实验要求用高级语言（C语言实验环境）编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序,了解作业调度在操作系统中的作用,以加深对作业调度算法的理解 三. 实验过程 < 一>单道处理系统作业调度 1）单道处理程序作业调度实验的源程序: zuoye.c 执行程序: zuoye.exe 2）实验分析： 1、由于在单道批处理系统中，作业一投入运行，它就占有计算机的一切资 源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到 满足，它所占用的CPU时限等因素。 2、每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含如下信息：作业名、 提交时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。作业 的状态可以是等待W(Wait)、运行R(Run)和完成F(Finish)三种状态之一 每个作业的最初状态总是等待W 3、对每种调度算法都要求打印每个作业幵始运行时刻、完成时刻、周转时 间、带权周转时间，以及这组作业的平均周转时间及带权平均周转时间 3) 流程图: .最短作业优先算法 三.高响应比算法 图一.先来先服务流程图 4) 源程序： #in elude 操作系统实验报告课程名称：计算机操作系统 实验项目名称：磁盘调度实验时间： 班级：姓名：学号： 实验目的： 对操作系统的磁盘调度基础理论和重要算法的理解，加强动手能力。 实验环境： PC机 win7 Visual C++ 实验内容： 编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度，要求设计主界面以灵 活选择某算法，且以下算法都要实现： 1、先来先服务算法（FCFS） 2、最短寻道时间优先算法（SSTF） 3、扫描算法（SCAN） 4、循环扫描算法（CSCAN） 实验过程： 1.依次输入8个磁道数：123 45 31 67 20 19 38，并以0 结束 2.选择调度算法： (1)先来先服务算法（FCFS） (2)最短寻道时间优先算法（SSTF） 成绩： 指导教师（签名）： (3)扫描算法（SCAN） (4)循环扫描算法（CSCAN） 实验心得： 通过本次实验，学习了解磁盘调度的工作原理及四种调度方法的工作原理，并且在当中 发现了自己的不足，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。 附录： #include 先来先服务FCFS和短作业优先SJF进程调度算法 1、实验目的 通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略及对系统性能的评价方法。 2、需求分析 (1) 输入的形式和输入值的范围 输入值：进程个数Num 范围：0 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。 4、详细设计 5、调试分析 (1)调试过程中遇到的问题以及解决方法，设计与实现的回顾讨论和分析 ○1开始的时候没有判断进程是否到达，导致短进程优先算法运行结果错误，后来加上了判断语句后就解决了改问题。 ○2 基本完成的设计所要实现的功能，总的来说，FCFS编写容易，SJF 需要先找到已经到达的进程，再从已经到达的进程里找到进程服务时间最短的进程，再进行计算。 (2)算法的改进设想 改进：即使用户输入的进程到达时间没有先后顺序也能准确的计算出结果。（就是再加个循环，判断各个进程的到达时间先后，组成一个有序的序列） (3)经验和体会 通过本次实验，深入理解了先来先服务和短进程优先进程调度算法的思想，培养了自己的动手能力，通过实践加深了记忆。 6、用户使用说明 （1）输入进程个数Num 操作系统 实验报告 哈尔滨工程大学 计算机科学与技术学院 第六讲磁盘调度算法 一、实验概述 1. 实验名称 磁盘调度算法 2. 实验目的 （1）通过学习EOS 实现磁盘调度算法的机制，掌握磁盘调度算法执行的条件和时机； （2）观察 EOS 实现的FCFS、SSTF和 SCAN磁盘调度算法，了解常用的磁盘调度算法； （3）编写 CSCAN和 N-Step-SCAN磁盘调度算法，加深对各种扫描算法的理解。 3. 实验类型 验证性+设计性实验 4. 实验内容 （1）验证先来先服务（FCFS）磁盘调度算法； （2）验证最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法； （3）验证SSTF算法造成的线程“饥饿”现象； （4）验证扫描（SCAN）磁盘调度算法； （5）改写SCAN算法。 二、实验环境 在OS Lab实验环境的基础上，利用EOS操作系统，由汇编语言及C语言编写代码，对需要的项目进行生成、调试、查看和修改，并通过EOS应用程序使内核从源代码变为可以在虚拟机上使用。 三、实验过程 1. 设计思路和流程图 （1）改写SCAN算法 在已有 SCAN 算法源代码的基础上进行改写，要求不再使用双重循环，而是只遍历一次请求队列中的请求，就可以选中下一个要处理的请求。算法流程图如下图所示。 图 3.1.1 SCAN算法IopDiskSchedule函数流程图（2）编写循环扫描（CSCAN）磁盘调度算法 在已经完成的SCAN算法源代码的基础上进行改写，不再使用全局变量ScanInside 确定磁头移动的方向，而是规定磁头只能从外向内移动。当磁头移动到最内的被访问磁道时，磁头立即移动到最外的被访问磁道，即将最大磁道号紧接着最小磁道号构成循环，进行扫描。算法流程图如下图所示。 操作系统实验报告 磁 盘 调 度 实验六：磁盘调度算法 一．实验目的 复习模拟实现一种磁盘调度算法，进一步加深对磁盘调度效率的理解。 二．实验属性 该实验为设计性实验。 三．实验仪器设备及器材 普通PC386以上微机 四．实验要求 本实验要求2学时完成。 本实验要求完成如下任务： （1）建立相关的数据结构，作业控制块、已分配分区及未分配分区 （2）实现一个分区分配算法，如最先适应分配算法、最优或最坏适应分配算法（3）实现一个分区回收算法 （4）给定一批作业/进程，选择一个分配或回收算法，实现分区存储的模拟管理 实验前应复习实验中所涉及的理论知识和算法，针对实验要求完成基本代码编写并完成预习报告、实验中认真调试所编代码并进行必要的测试、记录并分析实验结果。实验后认真书写符合规范格式的实验报告（参见附录A），并要求用正规的实验报告纸和封面装订整齐，按时上交。 五 .主要算法分析 各个算法分析 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.最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。 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 作业调度实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 实验二作业调度 一.实验题目 1、编写并调试一个单道处理系统的作业等待模拟程序。 作业调度算法：分别采用先来先服务（FCFS），最短作业优先（SJF）、响应比高者优先（HRN）的调度算法。 （1）先来先服务算法：按照作业提交给系统的先后顺序来挑选作业，先提交的先被挑选。 （2）最短作业优先算法：是以进入系统的作业所提出的“执行时间”为标准，总是优先选取执行时间最短的作业。 （3）响应比高者优先算法：是在每次调度前都要计算所有被选作业（在后备队列中）的响应比，然后选择响应比最高的作业执行。 2、编写并调度一个多道程序系统的作业调度模拟程序。 作业调度算法：采用基于先来先服务的调度算法。可以参考课本中的方法进行设计。 对于多道程序系统，要假定系统中具有的各种资源及数量、调度作业时必须考虑到每个作业的资源要求。 二.实验目的： 本实验要求用高级语言（C语言实验环境）编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序，了解作业调度在操作系统中的作用，以加深对作业调度算法的理解三 .实验过程 <一>单道处理系统作业调度 1)单道处理程序作业调度实验的源程序: 执行程序: 2)实验分析： 1、由于在单道批处理系统中，作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所占用的 CPU 时限等因素。 2、每个作业由一个作业控制块JCB 表示，JCB 可以包含如下信息：作业名、提交时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。作业的状态可以是等待W(Wait)、运行R(Run)和完成F(Finish)三种状态之一。每个作业的最初状态总是等待W 。 3、对每种调度算法都要求打印每个作业开始运行时刻、完成时刻、周转时间、带权周转时间，以及这组作业的平均周转时间及带权平均周转时间。 3)流程图: 二.最短作业优先算法 三.高响应比算法 图一.先来先服务流程图 4)源程序: #include <> #include <> #include <> #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type)) #define NULL 0 int n; float T1=0,T2=0; int times=0; struct jcb .\n",p->name); free(p); .wait...",time); if(times>1000) 代替 代替 磁盘调度算法 学生姓名: 学生学号: 专业班级: 指导老师： 2013年6月20日 1、实验目的： 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的实现方法。 2、问题描述： 设计程序模拟先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN 和循环SCAN算法的工作过程。假设有n个磁道号所组成的磁道访问序列，给定开始磁道号m和磁头移动的方向（正向或者反向），分别利用不同的磁盘调度算法访问磁道序列，给出每一次访问的磁头移动距离，计算每种算法的平均寻道长度。 3、需求分析 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的实现方法。 通过已知开始磁道数、访问磁道总数、磁道号访问序列、访问方向及访问方式得到访问序列及移动距离和平均移动距离！ (1)输入的形式； int TrackOrder[MaxNumber];//被访问的磁道号序列 int direction;//寻道方向 int Num;//访问的磁道号数目 int start;// (2)输出的形式； int MoveDistance[MaxNumber]={0};//移动距离 double AverageDistance=0;//平均寻道长度 移动的序列！ (3)程序所能达到的功能； 模拟先来先服务FCFS、最短寻道时间优先SSTF、SCAN和循环SCAN算法的工作过程。假设有n个磁道号所组成的磁道访问序列，给定开始磁道号m和磁头移动的方向（正向或者反向），分别利用不同的磁盘调度算法访问磁道序列，给出每一次访问的磁头移动距离，计算每种算法的平均寻道长度。 (4)测试数据，包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 开始磁道号：100 磁道号方向：内（0）和外（1） 磁道号数目：9 页面序列：55 58 39 18 90 160 150 38 184 4、概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次(调用)关系。 实验报告 实验课程名称：操作系统 实验地点：南主楼七楼机房 2018—2019学年（一）学期 2018年 9月至 2019 年 1 月 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：刘一男 实验一 实验项目：分时系统模拟 实验学时：2实验日期： 2018-10-25 成绩： 实验目的利用程序设计语言模拟分时系统中多个进程按时间片轮转调度算法进行进程调度的过程； 假设有五个进程A，B，C，D，E，它们的到达时间及要求服务的时间分别为：进程名 A B C D E 到达时间0 1 2 3 4 服务时间 4 3 4 2 4 时间片大小为1，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：BDACE （1）修改时间片大小为2，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：ADBCE （2）修改时间片大小为4，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间. 顺序：ABCDE 1、思考 时间片的大小对调度算法产生什么影响？对计算机的性能产生什么影响？答：通过对时间片轮转调度算法中进程最后一次执行时间片分配的优化,提出了一种改进的时间片轮转调度算法,该算法具有更好的实时性,同时减少了任务调度次数和进程切换次数,降低了系统开销,提升了CPU的运行效率,使操作系统的性能得到了一定的提高。 A B C D E 时间片为1 周转时间12 9 14 8 13 3 3 3.5 4 3.25 带权周转 时间 时间片为2 周转时间8 12 13 7 13 2 4 3.25 3.5 3.25 带权周转 时间 时间片为4 周转时间 4 6 9 10 13 1 2 2.25 5 3.25 带权周转 时间 作业调度 一、实验目的 1、对作业调度的相关内容作进一步的理解。 2、明白作业调度的主要任务。 3、通过编程掌握作业调度的主要算法。 二、实验内容及要求 1、对于给定的一组作业, 给出其到达时间和运行时间，例如下表所示： 2、分别用先来先服务算法、短作业优先和响应比高者优先三种算法给出作业的调度顺序。 3、计算每一种算法的平均周转时间及平均带权周转时间并比较不同算法的优劣。 测试数据 workA={'作业名':'A','到达时间':0,'服务时间':6} workB={'作业名':'B','到达时间':2,'服务时间':50} workC={'作业名':'C','到达时间':5,'服务时间':20} workD={'作业名':'D','到达时间':5,'服务时间':10} workE={'作业名':'E','到达时间':12,'服务时间':40} workF={'作业名':'F','到达时间':15,'服务时间':8} 运行结果 先来先服务算法 调度顺序:['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F'] 周转时间: 带权周转时间: 短作业优先算法 调度顺序:['A', 'D', 'F', 'C', 'E', 'B'] 周转时间: 带权周转时间:1. 响应比高者优先算法 调度顺序:['A', 'D', 'F', 'E', 'C', 'B'] 周转时间: 带权周转时间: 五、代码 #encoding=gbk workA={'作业名':'A','到达时间':0,'服务时间':6,'结束时间':0,'周转时间':0,'带权周转时间':0} workB={'作业名':'B','到达时间':2,'服务时间':50} workC={'作业名':'C','到达时间':5,'服务时间':20} workD={'作业名':'D','到达时间':5,'服务时间':10} workE={'作业名':'E','到达时间':12,'服务时间':40} workF={'作业名':'F','到达时间':15,'服务时间':8} list1=[workB,workA,workC,workD,workE,workF] list2=[workB,workA,workC,workD,workE,workF] list3=[workB,workA,workC,workD,workE,workF] #先来先服务算法 def fcfs(list): resultlist = sorted(list, key=lambda s: s['到达时间']) return resultlist #短作业优先算法 def sjf(list): time=0 resultlist=[] for work1 in list: time+=work1['服务时间'] listdd=[] ctime=0 for i in range(time): for work2 in list: if work2['到达时间']<=ctime: (work2) if len(listdd)!=0: li = sorted(listdd, key=lambda s: s['服务时间']) (li[0]) (li[0]) ctime+=li[0]['服务时间'] listdd=[] 操作系统课程设计任务书 题目: 磁盘调度算法 院系: 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导教师: 设计时间：2018.1.1-2018.1.5 指导教师评语 目录 1、需求分析?4 1．１课题描述 (4) １．2课题目的 (4) 1．3理论依据?7 2、概要设计?8 2.1设计方法 ............................................................................................... ８２.2技术?8 ２.3运行环境?8 3、详细设计?9 3.１流程图 (11) 3.２程序主要代码? 13 14 ４、运行结果及分析? ４.1运行结果? 15 ４.2结果详细分析?6 １ 16 5、总结和心得? ７ 1 6、参考文献? 2 7、附录：程序源代码? ３ １、需求分析 1.1课题描述 这次课程设计我研究的题目是:磁盘调度算法。具体包括三种算法分别是:先来先服务算法（ＦCFS)、最短寻道时间优先算法(ＳＳＴF)、扫描算法（电梯调度算法)(SCAN）。 1.2课题目的 通过这次实验，加深对磁盘调度算法的理解，进一步掌握先来先服务ＦＣＦS,最短寻道时间优先SSＴF,扫描ＳCＡN算法的实现方法。 １.3理论依据 设备的动态分配算法与进程调度相似，也是基于一定的分配策略的。常用的分配策略有先请求先分配、优先级高者先分配等策略。在多道程序系统中,低效率通常是由于磁盘类旋转设备使用不当造成的。操作系统中，对磁盘的访问要求来自多方面，常常需要排队。这时，对众多的访问要求按一定的次序响应，会直接影响磁盘的工作效率，进而影响系统的性能。访问磁盘的时间因子由3部分构成，它们是查找（查找磁道)时间、等待（旋转等待扇区)时间和数据传输时间,其中查找时间是决定因素。因此，磁盘调度算法先考虑优化查找策略,需要时再优化旋转等待策略。 平均寻道长度（L)为所有磁道所需移动距离之和除以总的所需访问的磁道数(N），即：L=(M1+Ｍ２+……+Mi＋……+MN)/N 操作系统实验报告 学生学院计算机学院 专业班级计算机科学与技术3班学号3213005910 学生姓名林虹 指导教师丁国芳 2015 年12月15 日 目录 1 实验一进程调度 (1) 2 实验二银行家算法 (16) 3 实验三动态分区分配方式的模拟 (20) 4 实验四仿真各种磁盘调度算法 (26) 实验一进程调度 1. 实验目的 编写并调试一个模拟的进程调度程序，分别采用“短进程优先”、“时间片轮转”、“高响应比优先”调度算法对随机产生的五个进程进行调度，并比较算法的平均周转时间。以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。 2. 实验要求 1.每个进程由一个进程控制块（PCB）表示，进程控制块可以包含如下信息：进程 名、优先数（响应比）、到达时间、需要运行时间（进程的长度）、已运行时间、进 程状态等等（可以根据需要自己设定）。 2.由程序自动生成进程（包括需要的数据，要注意数据的合理范围），第一个进程到 达时间从0开始，其余进程到达时间随机产生。 3.采用时间片轮转调度算法时，进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 4.每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种 状态之一。 5.每进行一次调度，程序都要输出一次运行结果：正在运行的进程、就绪队列中的进 程、完成的进程以及各个进程的PCB，以便进行检查。 6.最后计算各调度算法的平均周转时间，并进行比较、分析。 3. 实验内容 a.算法原理 （1）短进程优先调度算法 “短进程优先”调度算法的基本思想是把CPU分配给就绪队列中需要时间最短的进程。 （2）时间片轮转算法 将系统中所有的就绪进程按照FCFS原则，排成一个队列。每次调度时将CPU 分派给队首进程，让其执行一个时间片。时间片的长度从几个ms到几百ms。在一个时间片结束时，发生时钟中断。调度程序据此暂停当前进程的执行，将其送到就绪队列的末尾，并通过上下文切换执行当前的队首进程。进程可以未使用完一个时间片，就出让CPU。 （3）高响应比优先算法 HRRN调度策略同时考虑每个作业的等待时间长短和估计需要的执行时间长短，从中选出响应比最高的作业投入执行。 每个作业完成后要打印该作业的开始运行时刻、完成时刻、周转时间和带权周转时间，这一组作业完成后要计算并打印这组作业的平均周转时间、带权平均周转时间。 实验二作业调度 一.实验题目 1、编写并调试一个单道处理系统的作业等待模拟程序。 作业调度算法：分别采用先来先服务（FCFS），最短作业优先（SJF）的调度算法。 （1）先来先服务算法：按照作业提交给系统的先后顺序来挑选作业，先提交的先被挑选。 （2）最短作业优先算法：是以进入系统的作业所提出的“执行时间”为标准，总是优先选取执行时间最短的作业。 二.实验目的： 本实验要求用高级语言（C语言实验环境）编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序，了解作业调度在操作系统中的作用，以加深对作业调度算法的理解 三.实验过程 <一>单道处理系统作业调度 1)单道处理程序作业调度实验的源程序: zuoye.c 执行程序: zuoye.exe 2)实验分析： 1、由于在单道批处理系统中，作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业 完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所占用的 CPU 时限等因素。 2、每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含如下信息：作业名、提交时间、 所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。作业的状态可以是等待 W(Wait)、运行R(Run)和完成F(Finish)三种状态之一。每个作业的最初状态总是等待W。 3、对每种调度算法都要求打印每个作业开始运行时刻、完成时刻、周转时间、带权周 转时间，以及这组作业的平均周转时间及带权平均周转时间。 3)流程图: 代替 二.最短作业优先算法 代替 三.高响应比算法 图一.先来先服务流程图 4)源程序: #include 操作系统实验报告实验3 磁盘调度算法 报告日期：2016-6-17 姓名： 学号： 班级： 任课教师： 实验3 磁盘调度算法 一、实验内容 模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。 二、实验目的 磁盘是一种高速、大量旋转型、可直接存取的存储设备。它作为计算机系统的辅助存储器，负担着繁重的输入输出任务，在多道程序设计系统中，往往同时会有若干个要求访问磁盘的输入输出请示等待处理。系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行要求访问磁盘的诸输入输出请求，这就叫驱动调度，使用的算法称驱动调度算法。驱动调度能降低为若干个输入输出请求服务所须的总时间，从而提高系统效率。本实验要求学生模拟设计一个驱动调度程序，观察驱动调度程序的动态运行过程。 三、实验原理 模拟电梯调度算法，对磁盘调度。 磁盘是要供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每个时刻只能为一个进程服务。当有进程在访问某个磁盘时，其他想访问该磁盘的进程必须等待，直到磁盘一次工作结束。当有多个进程提出输入输出请求处于等待状态，可用电梯调度算法从若干个等待访问者中选择一个进程，让它访问磁盘。当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。 假设磁盘有200个磁道，用C语言随机函数随机生成一个磁道请求序列（不少于15个）放入模拟的磁盘请求队列中，假定当前磁头在100号磁道上，并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。 四、实验过程 1.画出算法流程图。 2．源代码 #include操作系统磁盘调度算法实验报告
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