操作系统-磁盘调度.doc

实验四 磁盘调度 1. 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。 2. 实验题目： 模拟电梯调度算法，对磁盘进行移臂操作 3. 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 在现代计算机系统中，磁盘作为高速、大容量的辅助存储器，承担着极其重要的角色。由于其能够支持大量数据的直接存取，磁盘成为不可或缺的组件之一。但是，磁盘的性能并非仅取决于它的读写速度，而是更多地依赖于磁盘的调度策略。实验四的目的是让学生通过模拟磁盘调度算法来理解并掌握磁盘调度机制，特别是电梯调度算法在实际应用中的表现和优化效果。 实验的核心在于模拟电梯调度算法，也就是SCAN算法。SCAN算法是一种先进的磁盘调度技术，旨在减少磁头移动的距离，进而减少寻道时间，提升磁盘I/O的整体性能。为了达到这个目的，磁头会按照一定顺序访问所有等待中的磁道请求，直到达到最后一个请求或者磁道的边界，然后磁头会反向移动，并按照同样的方式访问剩余的请求。这种方法有效地模拟了电梯运行的原理，即先上升到底层，然后改变方向至最顶层，反之亦然。 为了进行这一实验，我们需要做出一些基础的假设。我们假设磁盘具有单一盘面和可移动的磁头。磁盘是可供多个进程共享的存储设备，但是任何时候只有一个进程可以访问磁盘，其他请求必须等待。当存在多个进程同时请求磁盘I/O操作时，驱动调度进程将负责选择合适的进程进行访问，以保证磁盘的高效使用。与此同时，接受请求进程负责管理进程请求I/O表，记录所有待访问的磁道请求。 在实验中，随机数的使用被引入到驱动调度和请求管理过程中，以模拟实际的进程请求和调度序列。通过这种方式，学生能够更好地理解随机请求对磁盘调度性能的影响。实验报告要求学生展示程序源代码及其注释，实验结果数据，以及对实验过程的体验和问题的讨论。这是为了确保学生不仅仅是机械地运行程序，而是深入理解每个调度算法的原理和实现过程。 提供的C++代码片段演示了如何实现FCFS、SSTF和SCAN算法。FCFS算法非常直观，只是按照请求到达的顺序进行服务。SSTF算法则考虑到了当前磁头的位置，选择离当前磁头位置最近的请求，以减少总的寻道距离。与这两种算法相比，SCAN算法更为复杂，但是效率更高。它不仅减少了寻道距离，也减少了磁头的移动次数，从而提高了磁盘I/O的吞吐量。 在完成实验后，学生应该能够观察到在不同的调度算法下磁盘操作的过程，以及它们对系统I/O性能的不同影响。这不仅加深了对磁盘调度概念的理解，而且为实际系统中磁盘性能优化提供了理论和实践基础。通过这一实验，学生还能学会如何评估和选择最适合特定工作负载的磁盘调度策略。磁盘调度对于计算机系统来说至关重要，而通过实验模拟和分析不同算法，学生能够掌握这一关键技术，并在未来的系统设计和优化中发挥作用。