操作系统实验四：仿真各种磁盘调度算法

操作系统中的磁盘调度是计算机系统管理硬件资源的重要环节，它主要负责决定磁盘臂的移动顺序，以服务来自不同磁道上的数据请求。本实验旨在通过仿真不同的磁盘调度算法，帮助学生深入理解这些算法的工作原理及其性能差异。实验包含了以下几个关键知识点： 1. **磁盘调度的目的**： 磁盘调度是为了优化磁盘访问时间，减少平均寻道时间和等待时间，提高I/O操作的效率。由于磁盘臂的移动速度有限，合理的调度可以显著提升系统性能。 2. **磁盘调度算法**： - **先来先服务（FCFS，First-Come, First-Served）**：按照请求的先后顺序进行服务，是最简单的调度策略，但可能导致长时间等待。 - **最短寻道时间优先（SSTF，Shortest Seek Time First）**：选择当前与目标磁道距离最近的请求进行服务，能快速响应小范围内的请求，但可能导致饥饿现象。 - **扫描算法（SCAN）**：磁盘臂在两个极端之间往复移动，服务沿途的所有请求，避免了SSTF的饥饿问题，但可能会导致部分请求等待时间较长。 - **循环扫描算法（C-SCAN）**：类似于SCAN，但一旦到达一端，立即返回另一端，不服务回程的请求，确保所有请求最终都能被服务。 - **最短剩余时间优先（SRTF, Shortest Remaining Time First）**：考虑请求的剩余寻道时间，选择时间最短的请求，结合了FCFS和SSTF的优点。 3. **实验报告**： 实验报告应包含对每个调度算法的理论分析、仿真过程和结果比较。通过对比不同算法下的平均寻道时间、平均等待时间和吞吐量，分析其优劣。 4. **C语言实现**： 实验代码通常使用C语言编写，这是因为C语言简洁高效，适合底层系统编程。代码应包含磁盘调度算法的核心逻辑，以及输入请求队列和输出结果的处理。 5. **截图和画图**： 截图可能包括算法运行过程的可视化展示，以及实验结果的图表。画图有助于直观地展示磁盘臂的移动轨迹和请求服务的时间序列，使分析更加清晰。 6. **实验步骤**： 实验者需要模拟磁盘读写请求，构建请求队列，然后应用选定的调度算法进行处理，记录并分析结果。这个过程中，可能会用到数据结构（如队列）和算法（如排序）。 通过这个实验，学生不仅可以掌握各种磁盘调度算法的原理，还能通过实践提升编程能力，理解实际操作系统中磁盘I/O管理的复杂性，并能评估不同策略对系统性能的影响。