一、实验目的
掌握文件的存取方法；掌握文件的逻辑结构和物理结构；掌握存储空间的分配和回收；掌握磁盘管理与调度。
二、实验内容
用程序模拟磁盘的调度过程，并计算各磁盘调度算法包括先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法和循环扫描算法的平均寻道长度。
本实验是模拟操作系统的磁盘寻道方式，运用磁盘访问顺序的不同来设计磁盘的调度算法。实现的磁盘调度算法有FCFS，SSTF，SCAN，CSCAN和 NStepSCAN算法。设定开始磁道号寻道范围，依据起始扫描磁道号和最大磁道号数，随机产生要进行寻道的磁道号序列。选择磁盘调度算法，显示该算法的磁道访问顺序，计算出移动的磁道总数和平均寻道总数。按算法的寻道效率进行排序，并对各算法的性能进行分析比较。
三、数据结构
3.1 函数以及功能
| 函数名称 | 功能描述 |
|---|---|
| void FCFS(int b[],int n,int init) | 先来先服务算法（FCFS） |
| void SSTF(int b[],int n,int k) | 最短寻道时间优先算法（SSTF） |
| void SCAN1(int b[],int n,int k) | 扫描算法（SCAN）由外向里 |
| void SCAN2(int b[],int n,int k) | 扫描算法（SCAN）由里向外 |
| void FCFS(int b[],int n,int init) | 循环算法（C—SCAN） |
| int main() | main函数 |
四、程序流程图
五、实验代码
#include<stdio.h>
#include<math.h>
#define SYSINFO "文件管理" // 系统信息
#define AUTHOR "孤灯" //作者
void FCFS(int b[],int n,int init)
{
int i = 0;
int s = 0;
int sum = 0;
int a[20];
for(i = 0; i < n; i++)
{
a[i] = b[i];
}
s = init;
sum = 0;
for(i = 0; i < n; i++)
{
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", i+1, a[i]);
sum += abs(s - a[i]);
printf("sum=%d\n", sum);
s = a[i];
}
printf("平均寻道长度:%f\n", sum * 1.0 / n);
}
void SSTF(int b[],int n,int k)
{
int i = 0;
int j = 0;
int s = 0;
int sum = 0;
int p = 0;
int a[20];
for(i = 0; i < n; i++)
{
a[i] = b[i];
}
for(i = n-1; i >= 0; i--)
{
s = a[0];
p = 0;
for(j = 0; j <= i; j++)
if(abs(a[j] - k) < abs(s - k))
{
s = a[j];
p = j;
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", n-i, s);
sum += abs(s - k);
printf("sum=%d\n", sum);
k = s;
}
printf("平均寻道长度:%f\n",sum * 1.0 / n);
}
void SCAN1(int b[],int n,int k)
{
int i = 0;
int j = 0;
int s = 0;
int sum=0;
int p = 0;
int biaoji = 0;
int a[20];
for(i=0; i<n; i++)
{
a[i] = b[i];
}
for(i = n-1; i >= 0; i--)
{
biaoji = 0;
for(j = 0; j <= i; j++)
{
if(a[j] - k <= 0)
{
biaoji=1;
p=j;
break;
}
}
if(biaoji==1)
{
s=a[p];
for(j=0; j<=i; j++)
if(a[j]<k&&k-a[j]<k-s)
{
s=a[j];
p=j;
}
a[p]=a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s);
sum+=k-s;
printf("sum=%d\n",sum);
k=s;
}
else
{
s=a[0];
for(j=0; j<=i; j++)
if(a[j]-k<=s-k)
{
s=a[j];
p=j;
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s);
sum += abs(k-s);
printf("sum=%d\n",sum);
k = s;
}
}
printf("平均寻道长度:%f\n",sum * 1.0 / n);
}
void SCAN2(int b[],int n,int k)
{
int i = 0;
int j = 0;
int s = 0;
int sum=0;
int p = 0;
int biaoji = 0;
int a[20];
for(i = 0; i < n; i++)
{
a[i] = b[i];
}
for(i = n - 1; i >= 0; i--)
{
biaoji = 0;
for(j = 0; j <= i; j++)
{
if(a[j] - k >= 0)
{
biaoji = 1;
p = j;
break;
}
}
if(biaoji == 1)
{
s = a[p];
for(j = 0; j <= i; j++)
if(a[j]>k&&a[j]-k<s-k)
{
s=a[j];
p=j;
}
a[p]=a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n",n-i,s);
sum += s-k;
printf("sum=%d\n", sum);
k = s;
}
else
{
s = a[0];
for(j = 0; j <= i; j ++)
{
if(k - a[j] <= k - s)
{
s = a[j];
p = j;
}
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", n - i, s);
sum += abs(k - s);
printf("sum=%d\n",sum);
k = s;
}
}
printf("平均寻道长度:%f\n",sum * 1.0 / n);
}
void C_SCAN(int b[],int n,int k)
{
int i = 0;
int j = 0;
int s = 0;
int sum=0;
int p = 0;
int biaoji = 0;
int a[20];
for(i = 0; i < n; i++)
{
a[i] = b[i];
}
for(i = n-1; i >= 0; i--)
{
biaoji=0;
for(j = 0; j <= i; j++)
{
if(a[j]-k <= 0)
{
biaoji=1;
p=j;
break;
}
}
if(biaoji == 1)
{
s = a[p];
for(j = 0; j <= i; j++)
{
if(a[j] < k && a[j] - k > s - k)
{
s = a[j];
p = j;
}
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", n-i, s);
sum += s - k;
printf("sum=%d\n", sum);
k = s;
}
if(biaoji==0)
break;
}
s = a[0];
for(j = 0; j <= i; j++)
{
if(a[j] >= s)
{
s = a[j];
p = j;
}
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", n - i, s);
sum += k - s;
printf("sum=%d\n", sum);
k = s;
i --;
for(i; i >= 0; i --)
{
s = a[0];
for(j = 0; j <= i; j ++)
{
if(a[j] - k >= s - k)
{
s = a[j];
p = j;
}
}
a[p] = a[i];
printf("第%d次访问的磁道:%d\n", n-i, s);
sum += s - k;
printf("sum=%d\n", sum);
k=s;
}
printf("平均寻道长度:%f\n", sum * 1.0 / n);
}
int main()
{
int a[20] = {0};
int i = 0;
int n = 0;
int k = 0;
int k1 = 0;
int init = 0;
printf("请输入需要访问的磁道总数：");
scanf("%d", &n);
printf("要输入的访问序列要有重复值和距离相等的值，例如：初始值为5，序列中必须含有5，4，6，这样的序列。\n");
for(i = 0; i < n; i++)
{
printf("需要访问的磁道%d:",i+1);
scanf("%d",&a[i]);
}
printf("请输入指针所在磁道:");
scanf("%d",&init);
k = 1;
while(k)
{
printf("**********************************\n");
printf("%s\nDesigned By：%s\n", SYSINFO, AUTHOR);
printf("**1.先来先服务(FCFS)**\n");
printf("**2.最短寻道时间优先(SSTF)**\n");
printf("**3.扫描算法(SCAN)**\n");
printf("**4.循环算法(C-SCAN)**\n");
printf("**0.退出**\n");
printf("**********************************\n");
printf("请在下面输入您的选择:");
scanf("%d", &k);
switch(k)
{
case 1:
FCFS(a, n, init);
break;
case 2:
SSTF(a, n, init);
break;
case 3:
k1=1;
while(k1)
{
printf("**1.移动臂由里向外**\n");
printf("**2.移动臂由外向里**\n");
printf("**0.返回上一层**\n");
printf("**********************************\n");
printf("请在下面输入您的选择:");
scanf("%d", &k1);
switch(k1)
{
case 1:
SCAN1(a, n, init);
break;
case 2:
SCAN2(a, n, init);
break;
}
}
case 4:
C_SCAN(a, n, init);
break;
}
}
return 0;
}
六、实验结果
1）输入访问的磁道数及需要访问的磁道
2）输入初始指针所在磁道位置，选择FCFS算法
3）最短寻道时间优先算法（SSTF）
4）扫描算法（SCAN）由里向外
5）扫描算法（SCAN）由外向里
6）循环算法（C—SCAN）
文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-464527.html
七、实验体会总结
体会与总结：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-464527.html
- 此次实验思路简单，目的明确，就是集中文件管理方法的算法的代码实现，分为几种不同的算法，通过代码加以实现，从而实现文件管理。
- 此次实验设计到四个文件管理算法，分别是先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、SCAN扫描算法、循环算法（C—SCAN）。
- 先来先服务(FCFS)：根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。
- 最短寻道时间优先（SSTF）：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，但这种调度算法却不能保证平均寻道时间最短。
- 扫描算法（SCAN）：当磁头正在由里向外移动时，SCAN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。这样由里向外地访问，直至再无更外的磁道需要访问时，才将磁臂换向，由外向里移动。也叫电梯算法。
- 通过此次实验加深了我对这几种算法的理解，以及熟悉了算法的流程，对这几种磁盘调度算法有了更清晰的认知。
- 此次实验已经是操作系统这门课程的最后一次实验了，这次实验算是画上一个圆满的句号，这门课的句号，但是以后的逗号，行路并不止于此，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。
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