磁盘调度操作系统实验报告
实验一磁盘调度算法实现一、实验目的
本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统,从而使磁盘调度算法更加形象化,容易使人理解,使磁盘调度的特点更简单明了,能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解。
二、实验内容
系统主界面可以灵活选择某种算法,算法包括:先来先服务算法(FCFS)、最短寻道时间优先算法(SSTF)、扫描算法(SCAN)、循环扫描算法(CSCAN)。
先来先服务算法( FCFS )
这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进
行调度。此算法的优点是公平、简单,且每个进程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化,
在对磁盘的访问请求比较多的情况下,此算法将降低设备服务的吞吐量,致使平均寻道时间可能较长,但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。
最短寻道时间优先算法( SSTF )
该算法选择这样的进程,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,该算法可以得到比较好的吞吐量,但却不能保证平均
寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的,因而导致响
应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下,对内外边缘磁道的请求将会
无限期的被延迟,有些请求的响应时间将不可预期。
扫描算法( SCAN )
扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离,更优先考虑的是磁头
的当前移动方向。例如,当磁头正在自里向外移动时,扫描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。这样自里向
外地访问,直到再无更外的磁道需要访问才将磁臂换向,自外向里移动。这时,
同样也是每次选择这样的进程来调度,即其要访问的磁道,在当前磁道之内,从
而避免了饥饿现象的出现。由于这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行,故
又称为电梯调度算法。此算法基本上克服了最短寻道时间优先算法的服务集中于
中间磁道和响应时间变化比较大的缺点,而具有最短寻道时间优先算法的优点即
吞吐量较大,平均响应时间较小,但由于是摆动式的扫描方法,两侧磁道被访问
的频率仍低于中间磁道。
循环扫描算法( CSCAN )
循环扫描算法是对扫描算法的改进。如果对磁道的访问请求是均匀分布的,
当磁头到达磁盘的一端,并反向运动时落在磁头之后的访问请求相对较少。这是
由于这些磁道刚被处理,而磁盘另一端的请求密度相当高,且这些访问请求等待
的时间较长,为了解决这种情况,循环扫描算法规定磁头单向移动。例如,只自
里向外移动,当磁头移到最外的被访问磁道时,磁头立即返回到最里的欲访磁道,
即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环,进行扫描。
三、实验流程
系统功能图
图3-1 系统功能图
算法流程图
本次实验为实现磁盘调度算法,分别实现四个算法并调试。四个算法算法包括:先来先服务算法(FCFS)、最短寻道时间优先算法(SSTF)、扫描算法(SCAN)、循环扫描算法(CSCAN)。四个算法的流程图分析如下。
1)先来先服务算法(FCFS)的流程图
图3-2 先来先服务算法的流程图
2)最短寻道时间优先算法(SSTF)的流程图
图3-3 最短寻道时间优先算法的流程图
3)扫描算法(SCAN)的流程图
图3-4扫描算法的流程图
4)循环扫描算法(CSCAN)的流程图
图3-5 循环扫描算法的流程图
四、源程序
#include<>
#include<>
#include<>
#include<>
#define maxsize 1000
/*********************判断输入数据是否有效**************************/
int decide(char str[]) 来先服务 2.最短寻道时间优先 3.扫描调度 4.循环扫描 5.退出 \n"< cout<<" -------------------------------------------------------------------------"<< endl; G:cout<<" 请选择算法: "; F:cin>>str; //对输入数据进行有效性判断 a=decide(str); if(a==0){ cout<<" 输入数据的类型错误,请重新输入!"< goto F;//输入错误,跳转到F,重新输入 } else c=trans(str,a); if(c==5) break; if(c>5){ cout<<" 输入的数据错误!请重新输入"< goto G; } switch(c){ case 1: //使用FCFS算法 FCFS(cidao,count); break; case 2: //使用SSTF算法 SSTF(cidao,count); break; case 3: //使用SCAN算法 SCAN(cidao,count); break; case 4: //使用CSCAN算法 CSCAN(cidao,count); break; } } } 五、实验结果 程序主界面 运行程序后,将会提示用户输入磁道序列,并且以0结束。当用户输入磁道序列后,系统将会重新显示用户输入的磁道序列。程序主界面运行图如图5-1所示。 图5-1 程序主界面 先来先服务算法(FCFS)运行结果 选择算法1之后,进入算法1 的操作。系统会显示磁盘的请求序列。用户需要输入当前的磁道号,系统会显示出磁盘的扫描序列和平均寻道长度。由运行结果可得出,先来先服务算法的平均寻道长度为。先来先服务算法的运行图如图5-2所示。 图5-2 先来先服务算法运行结果图 最短寻道时间优先算法(SSTF)运行结果 选择算法2之后,进入算法2 的操作。系统会显示磁盘的请求序列。用户需要输入当前的磁道号,系统会显示出磁盘的扫描序列和平均寻道长度。由运行结果可得出,先来先服务算法的平均寻道长度为。最短寻道时间优先算法的运行图如图5-3所示。 图5-3 最短寻道时间优先算法运行结果图 扫描算法(SCAN)运行结果 选择算法3之后,进入算法3的操作。系统会显示磁盘的请求序列。用户需要输入当前的磁道号,系统会显示出磁盘的扫描序列和平均寻道长度。由运行结果可得出,先来先服务算法的平均寻道长度为11。扫描算法的运行图如图5-4所示。 图5-4 扫描算法运行结果图 循环扫描算法(CSCAN)运行结果 选择算法4之后,进入算法4的操作。系统会显示磁盘的请求序列。用户需要输入当前的磁道号,系统会显示出磁盘的扫描序列和平均寻道长度。由运行结果可得出,先来先服务算法的平均寻道长度为11。扫描算法的运行图如图5-5所示。 图5-5 循环扫描算法运行结果图 六、总结 通过本次实验,学习了解磁盘调度四种调度算法(先来先服务算法;最短寻道时间优先算法;扫描算法;循环扫描算法)的工作原理以及四种调度算法之间的差异和共性,并且在当中发现了自己的不足,对以前所学过的知识理解得不够深刻,掌握得不够牢固,看到了自己的实践经验还是比较缺乏,实践能力还需要提高。 操作系统实验报告 ' 学号: 姓名: 指导老师: 完成日期: ~ 目录 实验一 (1) 实验二 (2) 实验三 (7) 实验四 (10) 实验五 (15) 实验六 (18) 实验七 (22) \ 实验一 UNIX/LINUX入门 一、实验目的 了解 UNIX/LINUX 运行环境,熟悉UNIX/LINUX 的常用基本命令,熟悉和掌握UNIX/LINUX 下c 语言程序的编写、编译、调试和运行方法。 二、实验内容 熟悉 UNIX/LINUX 的常用基本命令如ls、who、pwd、ps 等。 练习 UNIX/LINUX的文本行编辑器vi 的使用方法 熟悉 UNIX/LINUX 下c 语言编译器cc/gcc 的使用方法。用vi 编写一个简单的显示“Hello,World!”c 语言程序,用gcc 编译并观察编译后的结果,然后运行它。 三、实验要求 按照要求编写程序,放在相应的目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果,并写出实验报告。 四、实验程序 #include <> #include <> int main() { printf ("Hello World!\n"); return 0; } 五、实验感想 通过第一次室验,我了解 UNIX/LINUX 运行环境,熟悉了UNIX/LINUX 的常用基本命令,熟悉和掌握了UNIX/LINUX 下c 语言程序的编写、编译、调试和运行方法。 实验二进程管理 一、实验目的 加深对进程概念的理解,明确进程与程序的区别;进一步认识并发执行的实质。 二、实验内容 (1)进程创建 编写一段程序,使用系统调用fork()创建两个子进程。当此程序运行时,在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符:父进程显示“a“;子进程分别显示字符”b“和字符“c”。试观察记录屏幕上的显示结果,并分析原因。 (2)进程控制 修改已编写的程序,将每一个进程输出一个字符改为每一个进程输出一句话,再观察程序执行时屏幕上出现的现象,并分析原因。 (3)进程的管道通信 编写程序实现进程的管道通信。使用系统调用pipe()建立一个管道,二个子进程P1 和P2 分别向管道各写一句话: Child 1 is sending a message! Child 2 is sending a message! 父进程从管道中读出二个来自子进程的信息并显示(要求先接收P1,再接收P2)。 三、实验要求 按照要求编写程序,放在相应的目录中,编译成功后执行,并按照要求分析执行结果,并写出实验报告。 四、实验设计 1、功能设计 (1)进程创建 使用fork()创建两个子进程,父进程等待两个子进程执行完再运行。 (2)进程控制 使用fork()创建两个子进程,父进程等待两个子进程分别输出一句话再运行。 (3)进程的管道通信 先创建子进程1,向管道写入一句话,子进程1结束后创建子进程2,向管道写入一句话,最后父进程从管道中读出。 2、数据结构 子进程和管道。 3、程序框图 《操作系统原理》 课程设计报告书 题目:磁盘调度 专业:网络工程 学号: 学生姓名: 指导教师: 完成日期: 目录 第一章课程设计目的 (1) 1.1编写目的 (1) 第二章课程设计内容 (2) 2.1设计内容 (2) 2.1.1、先来先服务算法(FCFS) (2) 2.1.2、最短寻道时间优先算法(SSTF) (2) 2.1.3、扫描算法(SCAN) (3) 2.1.4、循环扫描算法(CSCAN) (3) 第三章系统概要设计 (4) 3.1模块调度关系图 (4) 3.2模块程序流程图 (4) 3.2.1 FCFS算法 (5) 3.2.2 SSTF算法 (6) 3.2.3 SCAN算法 (7) 3.2.4 CSCAN算法 (8) 第四章程序实现 (9) 4.1 主函数的代码实现 (9) 4.2.FCFS算法的代码实现 (11) 4.3 SSTF算法的代码实现 (13) 4.4 SCAN算法的代码实现 (15) 4.5 CSCAN算法的代码实现 (17) 第五章测试数据和结果 (20) 第六章总结 (23) 第一章课程设计目的 1.1编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统,从而使磁盘调度算法更加形象化,容易使人理解,使磁盘调度的特点更简单明了,能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解 1 第二章课程设计内容 2.1设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法,算法包括:先来先服务算法(FCFS)、最短寻道时间优先算法(SSTF)、扫描算法(SCAN)、循环扫描算法(CSCAN)。 2.1.1、先来先服务算法(FCFS) 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单,且每个进程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化,在对磁盘的访问请求比较多的情况下,此算法将降低设备服务的吞吐量,致使平均寻道时间可能较长,但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 2.1.2、最短寻道时间优先算法(SSTF) 该算法选择这样的进程,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,该算法可以得到比较好的吞吐量,但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的,因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下,对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟,有些请求的响应时间将不可预期。 2 操作系统上机 实验报告 成绩 教师: 2012 年 12月 5日 班级: 学号: 姓名: 实验地点: 实验时间: 实验一进程的建立 【实验目的】 创建进程及子进程 在父子进程间实现进程通信 【实验软硬件环境】 Linux 、Windows98、Windows2000 【实验内容】 创建进程并显示标识等进程控制块的属性信息; 显示父子进程的通信信息和相应的应答信息。 (进程间通信机制任选) 【实验程序及分析】 编程思路:首先本程序在Linux用C语言完成的,父子进程的创建用fork函数来实现,然后是父子进程间的通信,这里用pipe实现。可以定义chan1[2], chan1[2],chanx[0]表示读,chanx[1]表示写。他们配合使用。 【实验截图】 【实验心得体会】 通过这次上机练习,我熟悉了用c++实现进程的创建,销毁,父子进程间的通讯等一系列课程中需要学习的内容。本来进程的概念在一开始我始终无法清晰地理解,但是通过自己用mfc的方法去实现它后,我开始慢慢地理解操作系统的进程的运作机制。 虽然,我只是实现了一个父子进程的创建和通讯,但是,管中窥豹,我想自己开始明白一个操作系统正是由很多这种进程实现功能的。其中,系统整体的进程调度,管理等等还有很多东西等着我们去进一步学习、理解。 实验二进程间的同步 【实验目的】 理解进程同步和互斥模型及其应用 【实验软硬件环境】 Linux 、Windows98、Windows2000 【实验内容】 利用通信API实现进程之间的同步: 建立司机和售票员进程; 并实现他们间的同步运行。 【实验程序及分析】 程序总体思路:由于本次试验时用PV操作实现的互斥与同步模型,所以先实现P、V操作的函数,然后在主程序中利用PV操作函数实现司机和售票员的同步。司机和售票员分别为父进程和子进程,假设司机停车开门,此时为父进程中运行,然后申请开车,但是此时乘客没上车,所以只能阻塞。此时进入子进程,乘客上车,关门,售票员检票,释放开车,然后死机开车,到站,释放开车门。如此循环。 示意图 #include 操作系统磁盘调度算法 实验报告 Company number:【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】 目录 1.课程设计目的 编写目的 本课程设计的目的是通过磁盘调度算法设计一个磁盘调度模拟系统,从而使磁盘调度算法更加形象化,容易使人理解,使磁盘调度的特点更简单明了,能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解。 2.课程设计内容 设计内容 系统主界面可以灵活选择某种算法,算法包括:先来先服务算法(FCFS)、最短寻道时间优先算法(SSTF)、扫描算法(SCAN)、循环扫描算法(CSCAN)。 1、先来先服务算法(FCFS) 这是一种比较简单的磁盘调度算法。它根据进程请求访问磁盘的先后次序进行调度。此算法的优点是公平、简单,且每个进 程的请求都能依次得到处理,不会出现某一进程的请求长期得不到满足的情况。此算法由于未对寻道进行优化,在对磁盘的访问请求比较多的情况下,此算法将降低设备服务的吞吐量,致使平均寻道时间可能较长,但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小。 2、最短寻道时间优先算法(SSTF) 该算法选择这样的进程,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,该算法可以得到比较好的吞吐量,但却不能保证平均寻道时间最短。其缺点是对用户的服务请求的响应机会不是均等的,因而导致响应时间的变化幅度很大。在服务请求很多的情况下,对内外边缘磁道的请求将会无限期的被延迟,有些请求的响应时间将不可预期。 3、扫描算法(SCAN) 扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离,更优先考虑的是磁头的当前移动方向。例如,当磁头正在自里向外移动时,扫描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。这样自里向外地访问,直到 重庆大学 学生实验报告 实验课程名称操作系统原理 开课实验室DS1501 学院软件学院年级2013专业班软件工程2 班学生姓名胡其友学号20131802 开课时间2015至2016学年第一学期 总成绩 教师签名洪明坚 软件学院制 《操作系统原理》实验报告 开课实验室:年月日学院软件学院年级、专业、班2013级软件工 程2班 姓名胡其友成绩 课程名称操作系统原理 实验项目 名称 指导教师洪明坚 教师 评语教师签名:洪明坚年月日 1.实验目的: ?进入实验环境 –双击expenv/setvars.bat ?检出(checkout)EPOS的源代码 –svn checkout https://www.360docs.net/doc/577175056.html,/svn/epos ?编译及运行 –cd epos/app –make run ?清除所有的临时文件 –make clean ?调试 –make debug ?在“Bochs Enhanced Debugger”中,输入“quit”退出调试 –调试指令,请看附录A 2.实验内容: ?编写系统调用“time_t time(time_t *loc)” –功能描述 ?返回从格林尼治时间1970年1月1日午夜起所经过的秒数。如果指针loc 非NULL,则返回值也被填到loc所指向的内存位置 –数据类型time_t其实就是long ?typedef long time_t; 3.实验步骤: ?Kernel space –K1、在machdep.c中,编写系统调用的实现函数“time_t sys_time()”,计算用户秒数。需要用到 ?变量g_startup_time,它记录了EPOS启动时,距离格林尼治时间1970年1午夜的秒数 ?变量g_timer_ticks 人和以吟实验报告学院(系)名称:计算机与通信工程学院 【实验过程记录(源程序、测试用例、测试结果及心得体会等) 】 #include 《操作系统原理》实验报告 实验项目名称:模拟使用银行家算法判断系统的状态 一、实验目的 银行家算法是操作系统中避免死锁的算法,本实验通过对银行家算法的模拟,加强对操作系统中死锁的认识,以及如何寻找到一个安全序列解除死锁。 二、实验环境 1、硬件:笔记本。 2、软件:Windows 7 , Eclipse。 三、实验内容 1.把输入资源初始化,形成资源分配表; 2.设计银行家算法,输入一个进程的资源请求,按银行家算法步骤进行检查; 3.设计安全性算法,检查某时刻系统是否安全; 4.设计显示函数,显示资源分配表,安全分配序列。 四、数据处理与实验结果 1.资源分配表由进程数组,Max,Allocation,Need,Available 5个数组组成; 实验采用数据为下表: 2.系统总体结构,即菜单选项,如下图 实验的流程图。如下图 3.实验过程及结果如下图所示 1.首先输入进程数和资源类型及各进程的最大需求量 2.输入各进程的占有量及目前系统的可用资源数量 3.初始化后,系统资源的需求和分配表 4.判断线程是否安全 5.对线程进行死锁判断 五、实验过程分析 在实验过程中,遇到了不少问题,比如算法无法回滚操作,程序一旦执行,必须直接运行到单个任务结束为止,即使产生了错误,也必须等到该项任务结束才可以去选择别的操作。但总之,实验还是完满的完成了。 六、实验总结 通过实验使我对以前所学过的基础知识加以巩固,也对操作系统中抽象理论知识加以理解,例如使用Java语言来实现银行家算法,在这个过程中更进一步了解了银行家算法,通过清晰字符界面能进行操作。不过不足之处就是界面略显简洁,对于一个没有操作过计算机的人来说,用起来可能还是有些难懂。所以,以后会对界面以及功能进行完善,做到人人都可以看懂的算法。 实验报告学院(系)名称:计算机与通信工程学院 【实验过程记录(源程序、测试用例、测试结果及心得体会等)】 #include 操作系统教程 实 验 指 导 书 姓名: 学号: 班级:软124班 指导老师:郭玉华 2014年12月10日 实验一WINDOWS进程初识 1、实验目的 (1)学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application(控制台应用程序)。 (2)掌握WINDOWS API的使用方法。 (3)编写测试程序,理解用户态运行和核心态运行。 2、实验内容和步骤 (1)编写基本的Win32 Consol Application 步骤1:登录进入Windows,启动VC++ 6.0。 步骤2:在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单,在“projects”选项卡中选择“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”处输入工程名,在“Location”处输入工程目录。创建一个新的控制台应用程序工程。 步骤3:在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单,在“Files”选项卡中选择“C++ Source File”, 然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。 步骤4:将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。编译成可执行文件。 步骤5:在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令,进入Windows“命令提示符”窗口,然后进入工程目录中的debug子目录,执行编译好的可执行程序: E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debug>hello.exe 运行结果 (如果运行不成功,则可能的原因是什么?) : 有可能是因为DOS下路径的问题 (2)计算进程在核心态运行和用户态运行的时间 步骤1:按照(1)中的步骤创建一个新的“Win32 Consol Application”工程,然后将清单1-2中的程序拷贝过来,编译成可执行文件。 步骤2:在创建一个新的“Win32 Consol Application”工程,程序的参考程序如清单1-3所示,编译成可执行文件并执行。 步骤3:在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件,测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。 E:\课程\os课\os实验\程序\os12\debug>time TEST.exe 步骤4:运行结果 (如果运行不成功,则可能的原因是什么?) : 因为程序是个死循环程序 步骤5:分别屏蔽While循环中的两个for循环,或调整两个for循环的次数,写出运行结果。 屏蔽i循环: 屏蔽j循环: _______________________________________________________________________________调整循环变量i的循环次数: 操作系统实验报告课程名称:计算机操作系统 实验项目名称:磁盘调度实验时间: 班级:姓名:学号: 实验目的: 对操作系统的磁盘调度基础理论和重要算法的理解,加强动手能力。 实验环境: PC机 win7 Visual C++ 实验内容: 编程序实现下述磁盘调度算法,并求出每种算法的平均寻道长度,要求设计主界面以灵 活选择某算法,且以下算法都要实现: 1、先来先服务算法(FCFS) 2、最短寻道时间优先算法(SSTF) 3、扫描算法(SCAN) 4、循环扫描算法(CSCAN) 实验过程: 1.依次输入8个磁道数:123 45 31 67 20 19 38,并以0 结束 2.选择调度算法: (1)先来先服务算法(FCFS) (2)最短寻道时间优先算法(SSTF) 成绩: 指导教师(签名): (3)扫描算法(SCAN) (4)循环扫描算法(CSCAN) 实验心得: 通过本次实验,学习了解磁盘调度的工作原理及四种调度方法的工作原理,并且在当中操作系统实验报告
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