課程設(shè)計(jì)報(bào)告--磁盤調(diào)度算法的模擬實(shí)現(xiàn)

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1、　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)　　磁盤調(diào)度算法的模擬實(shí)現(xiàn)　　學(xué) 院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 　　專業(yè) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)（師范）　　學(xué) 號(hào) ************

2、　　學(xué) 生姓名 *** 　　指導(dǎo)教師姓名 *** 　　2015年7月1日　　目錄<b

3、>　　一、引言2　　二、總體設(shè)計(jì)2　　1.功能實(shí)現(xiàn)2　　2.流程圖3　　3.具體內(nèi)容3<

4、/b>　　三、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證5　　1.結(jié)果截圖7　　2.代碼分析6　　四、源代碼9

5、　　五、總結(jié)13　　六、參考資料13　　引言　　1、課程設(shè)計(jì)的目的：　　操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)專業(yè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，它為學(xué)生提供了一個(gè)既動(dòng)手又動(dòng)腦，將課本上的理論知識(shí)和

6、實(shí)際有機(jī)的結(jié)合起來，獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的機(jī)會(huì)。 　　進(jìn)一步鞏固和復(fù)習(xí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)。 　　培養(yǎng)學(xué)生結(jié)構(gòu)化程序、模塊化程序設(shè)計(jì)的方法和能力。 　　提高學(xué)生調(diào)試程序的技巧和軟件設(shè)計(jì)的能力。 　　提高學(xué)生分析問題、解決問題以及綜合利用 C 語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的能力。 &l

7、t;/p>　　2、設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)本別利用下列磁盤調(diào)度算法進(jìn)行磁盤調(diào)度的模擬程序。　　1、先來先服務(wù)算法FCFS 　　2、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF 　　3、設(shè)計(jì)要求：　　磁頭初始磁道號(hào)

8、，序列長度，磁道號(hào)序列等數(shù)據(jù)可從鍵盤輸入，也可從文件讀入。 　　最好能實(shí)現(xiàn)磁道號(hào)序列中磁道號(hào)的動(dòng)態(tài)增加。　　磁道訪問序列以鏈表的形式存儲(chǔ)　　4. 給出各磁盤調(diào)度算法的調(diào)度順序和平均尋道長度　　總體設(shè)計(jì)&l

9、t;p>　　1、算法實(shí)現(xiàn)　　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(gè)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

10、讀寫磁頭正在50號(hào)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130、199、32、159、15、148、61、99，那么，當(dāng)50號(hào)柱面上的操作結(jié)束后，移動(dòng)臂將按請求的先后次序先移到130號(hào)柱面，最后到達(dá)99號(hào)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(dòng)臂來回地移動(dòng)。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。&

11、lt;p>　　2.短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（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(gè)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(gè)例子來討論，現(xiàn)在當(dāng)50號(hào)柱面的操作結(jié)束后，應(yīng)該先處理61號(hào)柱面的請求，然后到達(dá)32號(hào)柱面執(zhí)行操作，隨后處理15號(hào)柱面請求，后繼操作的次序應(yīng)該是99、130、148、159、199。<p&g

12、t;　　采用最短尋找時(shí)間優(yōu)先算法決定等待訪問者執(zhí)行操作的次序時(shí)，讀寫磁頭總共移動(dòng)了200多個(gè)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(huì)引起讀寫頭在盤面上的大范圍移動(dòng)，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

13、傾向，會(huì)推遲一些請求的服務(wù)，甚至引起無限拖延（又稱饑餓）。　?、傧葋硐确?wù)算法（FCFS）流程圖:　?、谧疃虒さ罆r(shí)間優(yōu)先算法（SSTF）流程圖:　　三、總體驗(yàn)證　　1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及信號(hào)量定義的說明；<p&g

14、t;　　本系統(tǒng)劃分為四個(gè)模塊：先來先服務(wù)算法模塊void FCFS(int array[],int m)、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法模塊void SSTF(int array[],int m)、掃描算法模塊void SCAN(int array[],int m) 和循環(huán)掃描算法模塊：void CSCAN(int array[],int m) 。　　2. 先來先服務(wù)算法模塊：void FCFS(int

15、array[],int m)　　輸入磁道號(hào)，按先來先服務(wù)的策略輸出磁盤請求序列，求平均尋道長度，輸出移動(dòng)平均磁道數(shù)。　　3、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法模塊：void SSTF(int array[],int m)　　將磁道號(hào)用冒泡法從小到大排序，輸出排好序的磁道序列，輸入當(dāng)前磁道號(hào)，根據(jù)前磁道在已排的序列中的位置，選

16、擇掃描的順序，求出平均尋道長度，輸出移動(dòng)的平均磁道數(shù)。　　4、代碼分析　　1、先來先服務(wù)算法模塊：void FCFS(int array[],int m)　　主要代碼：　　for(i=0,j=1;

17、j<m;i++,j++) 　　{　　sum+=abs(array[j]-array[i]);　　ave=(float)(sum)/(float)(m);　　}<

18、;p>　　2 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法模塊：void SSTF(int array[],int m)　　主要代碼：　　for(i=0;i<m;i++) /*使用冒泡法按從小到大順序排列*/　　for(j=i+1;j<m;j++)&l

19、t;p>　　{　　if(array[i]>array[j])　　{　　temp=array[i];　　array[i]=array[j];

20、array[j]=temp;　　}　　}　　if(array[m-1]<=now) /*若當(dāng)前磁道號(hào)大于請求序列中最大者，則直接由外向內(nèi)依次給予各請求服務(wù)*/　　{&

21、lt;/b>　　for(i=m-1;i>=0;i--)　　cout<<array[i]<<" ";　　sum=now-array[0];　　}<p&

22、gt;　　else if(array[0]>=now) /*若當(dāng)前磁道號(hào)小于請求序列中最小者，則直接由內(nèi)向外依次給予各請求服務(wù)*/　　while((l>=0)&&(r<m)) /*當(dāng)前磁道在請求序列范圍內(nèi)*/　　{　　if((now-

23、array[l])<=(array[r]-now)) /*選擇與當(dāng)前磁道最近的請求給予服務(wù)*/　　{　　cout<<array[l]<<" ";　　sum+=now-array[l];

24、　　now=array[l];　　l=l-1;　　}　　3、實(shí)驗(yàn)的步驟；　　1 先來先服務(wù)算法

25、　　輸入磁道序列：55 58 39 18 90 160 150 38 184 當(dāng)前磁道號(hào)：100 　　2 最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法 　　當(dāng)前磁道號(hào)大于磁道序列中的最大的磁道號(hào)時(shí) </p&g

26、t;　　輸入磁道序列：55 58 39 18 90 160 150 38 184 　　當(dāng)前磁道號(hào)：100 　　四、源代碼：　　#include<io

27、stream>　　#include<cmath>　　#include<stdio.h>　　using namespace std;　　typedef struct node　　{&l

28、t;/b>　　int data;　　struct node *next;　　}Node,*Linklist;　　void main()　　{<

29、/p>　　void Create_Linklist(Node *);　　void fcfs();//聲明先來先服務(wù)函數(shù)FCFS　　void sstf();//聲明最短尋道時(shí)間優(yōu)先函數(shù)sstf　　void print(Node *);<b&

30、gt;　　int s;　　printf("**************磁盤調(diào)度算法***************\n");　　printf("\t***1,先來先服務(wù)算法FCFS\n");　　printf("\t***2,最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法S

31、STF\n");　　printf("\t***0,退出\n");　　printf("\t***請選擇:");　　scanf("%d",&s);　　while(s!=0)&

32、lt;p>　　{　　switch(s)　　{　　case 1:printf("\t\t********你選擇了:先來先服務(wù)算法FCFS\n");fcfs();break;&l

33、t;/p>　　case 2:printf("\t\t******你選擇了:最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法SSTF\n");sstf();break;　　}　　printf("\t\t*******退出請選0,繼續(xù)請選1,2,\n");scanf("%

34、d",&s);　　}　　}　　/******************************************************************/　　void

35、 fcfs()//先來先服務(wù)算法　　{ 　　void Create_Linklist(Node *);　　void print(Node*);　　int Length_Linklist(Node *);<

36、p>　　Node *l,*head;//*m,*n;*/　　float num=0;//num為平均尋道長度 　　int c,f;　　head=(Node *)malloc(sizeof(Node));　　head->n

37、ext=NULL;　　printf("**************新建一個(gè)單鏈表,以0作為結(jié)束標(biāo)志:********\n");　　Create_Linklist(head);　　c=Length_Linklist(head);　　printf(&quo

38、t;\t\t******從幾號(hào)磁道開始:********");　　scanf("%d",&f);//f為磁道號(hào) 　　print(head);　　printf("\t***鏈表長度為:%d\n",c); 　　l=h

39、ead->next; 　　for(int i=0;i<c;i++) 　　{　　num+=abs(l->data-f);f=l->data;l=l->next;　　}</b

40、>　　num=num/c;　　printf("\t\t*****先來先服務(wù)的尋道順序是:\n");　　print(head);　　printf("\t\t******平均尋道長度:%f\n",num);

41、　　}　　/*****************************************************************/ 　　void sstf()//最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法　　{

42、;　　void Create_Linklist(Node *);　　void print(Node *);　　int Length_Linklist(Node *);　　Node *p,*q,*r,*s,*l,*m,*head;

43、int c,f;　　head=(Node *)malloc(sizeof(Node));head->next=NULL;　　printf("**************新建一個(gè)單鏈表,以0作為結(jié)束標(biāo)志:********\n"); 　　Create_Linklist(

44、head); c=Length_Linklist(head); 　　printf("\t\t******從幾號(hào)磁道開始:********"); 　　scanf("%d",&f); //f為磁

45、道號(hào)　　print(head); 　　printf("\t***鏈表長度為:%d\n",c); 　　l=(Node *)malloc(sizeof(Node)); 　　l->next=NULL; m=l; <

46、p>　　q=head; p=head->next; 　　s=head; r=head->next; 　　float num=0; 　　for(int i=0;i<c;i++) 　　{ </p&

47、gt;　　int min=abs(f-r->data); 　　for(int j=0;j<c-i-1;j++) 　　{ 　　p=p->next; 　　q=q->next; &

48、lt;/p>　　if(abs(f-p->data)<min) 　　{ 　　min=abs(f-p->data); 　　r=p;

49、　　s=q; 　　} 　　} 　　num+=abs(f-r->data); 　　f=r->data; <

50、p>　　s->next=r->next; 　　r->next=NULL; 　　m->next=r; 　　m=r; 　　q=head; <p&g

51、t;　　p=head->next; 　　s=head; 　　r=head->next; 　　} 　　num=num/c; 　　printf("\t\t*****

52、*最短尋道時(shí)間優(yōu)先順序是:\n"); 　　print(l); 　　printf("\t\t*********平均尋道長度:%f\n",num); 　　} 　　/*********************

53、************************************/ 　　void print(Node *head) //輸出鏈表 　　{　　Node *p;　　p=head

54、->next; 　　cout<<"單鏈表顯示:"; 　　if(p==NULL) 　　{ 　　printf("單鏈表為空:\n"); <p&

55、gt;　　} 　　else if(p->next==NULL) 　　{ 　　printf("%d\t",p->data); 　　pri

56、ntf("\n"); 　　} 　　else 　　{ 　　while(p->next!=NULL) &

57、lt;p>　　{ 　　printf("%d\t",p->data); 　　p=p->next; 　　} 　　printf("%d\t&qu

58、ot;,p->data); 　　printf("\n"); 　　} 　　} 　　/*****************************************

59、****************/ void Create_Linklist(Node *head)//創(chuàng)建鏈表　　{ 　　Node *p,*q; 　　int i; 　　scanf(&quo

60、t;%d",&i); 　　q=head; 　　while(i!=0) 　　{ 　　p=(Node *)malloc(sizeof(Node));

61、;　　p->next=NULL; 　　p->data=i; 　　q->next=p; 　　q=p; 　　cin>>i; <

62、;/p>　　} /* c++;*/ 　　} 　　/**************************************************/ 　　int Length_Linklist(Node *head)//計(jì)算鏈表長</p

63、>　　{　　int l;　　Node *p; 　　p= head->next; 　　l=1; </

64、b>　　while(p->next) 　　{ 　　p=p->next; 　　l++; 　　}

65、;　　return l; 　　}　　五、總結(jié)　　通過此次課程設(shè)計(jì)，我對操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)了解得更透徹了，同時(shí)對磁盤調(diào)度的四種算法——先來先服務(wù)算法（FCFS）、最短尋道時(shí)間優(yōu)先算法（SSTF）、有

66、了更深刻的理解和掌握，使我能夠?yàn)榇疟P調(diào)度選擇適當(dāng)?shù)乃惴?，提高CPU工作效率。設(shè)計(jì)過程中遇到的困難在老師和同學(xué)的幫助下順利解決并通過了驗(yàn)收，我深刻認(rèn)識(shí)到算法的邏輯性對程序的重要影響，算法的準(zhǔn)確度對程序運(yùn)行結(jié)果的重要影響，這對我以后在操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)中有極大幫助。　　六、參考資料　　黃維通等. Visual C++ 面向

67、對象與可視化程序設(shè)計(jì). 北京：清華大學(xué)出版社，2011.　　鄭宗漢等. 算法設(shè)計(jì)與分析. 北京：清華大學(xué)出版社，2005.　　趙劍云等譯, [美]George Shepherd等著. 深入解析MFC. 北京：中國電力出版社，2003.　　Microsoft Platform SDK, August 2001 Ed

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