操作系统课设报告 磁盘调度算法

### 操作系统课设报告：磁盘调度算法 #### 概述 磁盘调度算法是操作系统中用于管理和优化磁盘访问的重要组成部分。由于磁盘访问的速度远低于内存访问速度，因此，合理安排磁盘访问顺序可以有效提升整体系统性能。本报告主要探讨了三种磁盘调度算法：先来先服务（First-Come First-Served, FCFS）、最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First, SSTF）和电梯算法（LOOK），并针对这些算法进行了深入的分析和模拟。 #### 课程设计任务及要求 1. **设计任务**： - 开发一个磁盘调度模拟系统，帮助学生理解FCFS、SSTF和LOOK这三种磁盘调度算法的工作原理。 - 输入一组磁道请求，并选择相应的调度算法，系统将输出磁头移动轨迹。 2. **设计要求**： - 实现一种磁盘调度算法的模拟。 - 支持三种算法：FCFS、SSTF和LOOK。 - 用户可输入一系列磁道请求作为算法的输入。 - 输出应包含按照所选算法计算得到的磁头移动轨迹。 #### 设计的算法及数据结构 1. **先来先服务（FCFS）算法** - **简介**：FCFS算法按照请求到达的顺序处理磁道访问请求，不考虑寻道距离。 - 优点：公平、简单，避免某些请求长时间得不到服务。 - 缺点：平均寻道时间较长，可能导致总体性能下降。 - **数据结构**： - 定义一个一维数组`int x[10];`，用于存储待访问的磁道序列号。 - 使用链表或数组列表（如`std::list<int>`）来记录磁头移动轨迹。 - **算法实现**： - 根据输入的磁道请求序列，直接将磁道号赋值给数组`x`。 - 按照数组顺序输出磁头移动轨迹。 2. **最短寻道时间优先（SSTF）算法** - **简介**：SSTF算法每次选择当前磁头位置最近的磁道进行访问，以减少寻道时间。 - 优点：能有效减少平均寻道时间，提高磁盘利用率。 - 缺点：可能会导致某些磁道的请求被长时间推迟。 - **数据结构**： - 同FCFS算法。 - **算法实现**： - 对输入的磁道请求进行排序，找到与当前磁头位置距离最近的磁道。 - 更新磁头位置，并记录移动轨迹。 - 重复上述步骤直到所有请求都被处理。 3. **电梯算法（LOOK）** - **简介**：LOOK算法模拟电梯的工作方式，磁头首先向某一方向移动直至遇到第一个请求，然后继续向该方向移动直到无法处理更多请求为止，再转向相反方向重复上述过程。 - 优点：能有效减少磁头来回移动次数，提高磁盘访问效率。 - 缺点：相对于SSTF算法，实现复杂度较高。 - **数据结构**： - 同FCFS算法。 - **算法实现**： - 对磁道请求进行排序。 - 根据当前磁头位置确定移动方向。 - 移动至下一个请求，并更新移动轨迹。 - 当到达边界或无法处理更多请求时，改变移动方向。 #### 结论 通过本次课程设计，我们深入了解了磁盘调度算法在操作系统中的作用及其工作原理。通过模拟FCFS、SSTF和LOOK这三种算法，我们发现每种算法都有其特点和适用场景。FCFS算法虽然简单但效率不高；SSTF算法能有效降低平均寻道时间；而LOOK算法则更加接近实际情况，能够平衡磁头移动和磁盘访问效率。通过本次设计，不仅加深了我们对磁盘调度的理解，也提高了我们的编程能力和问题解决能力。