模拟电梯调度算法,实现对磁盘的驱动调度。

操作系统实验

（第三次）

一、实验内容

模拟电梯调度算法，实现对磁盘的驱动调度。

二、实验目的

磁盘是一种高速、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任务、在多道程序设计系统中，往往同时会有若干个要求

访问磁盘的输入输出请求等待处理。系统可采用一种策略，尽可能按最佳次序执行要求访问

磁盘的诸输入输出请求。这就叫驱动调度，使用的算法称为驱动调度算法。驱动调度能降低

为若干个输入输出请求服务所需的总时间，从而提高系统效率。本实验要求学生模拟设计一

个驱动调度程序，观察驱动调度程序的动态运行过程。通过实验使学生理解和掌握驱动调度

的职能。

三、实验题目

模拟电梯调度算法，对磁盘进行移臂和旋转调度。

[提示]：

（1）磁盘是可供多个进程共享的存储设备，但一个磁盘每时刻只能为一个进程服务。

当有进程在访问某个磁盘时，其他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要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。选择访问者的工作由“驱动调度”进程来完成。

由于磁盘与处理器是可以并行工作的、所以当磁盘在作为一个进程服务时，占有处理

器的另一进程可以提出使用磁盘的要求，也就是说，系统能动态地接收新的输入输出请求。

为了模拟这种情况，在本实验中设置了一个“接收请求”进程。

“驱动调度”进程和“接收请求”进程能否占有处理器运行，取决于磁盘的结束中断信

号和处理器调度策略。在实验中可用随机数来模拟确定这两个进程的运行顺序，以代替中断四、处理和处理器调度选择的过程。因而，程序的结构可参考图3—1

（2）“接收请求”进程建立一张“请求I/O”表，指出访问磁盘的进程要求访问的物理

地址，表的格式为：

假定某个磁盘组共有 200 个柱面，由外向里顺序编号（0—199），每个柱面上有20 个

磁道，编号为0—19，每个磁道分成8 个物理记录，编号0—7。进程访问磁盘的物理地址可以用键盘输入的方法模拟得到。图3—2 是“接收请求”进程的模拟算法。

在实际的系统中必须把等待访问磁盘的进程排入等待列队，由于本实验模拟驱动调

度，为简单起见，在实验中可免去队列管理部分，故设计程序时可不考虑“进程排入等待队列”的工作。

（3）“驱动调度”进程的功能是查“请求I/O”表，当有等待访问磁盘的进程时，按

电梯调度算法从中选择一个等待访问者，按该进程指定的磁盘物理地址启动磁盘为其服务。对移动臂磁盘来说，驱动调度分移臂调度和旋转调度。电梯调度算法的调度策略是与

移动臂的移动方向和移动臂的当前位子有关的，所以每次启动磁盘时都应登记移动臂方向和当前位子。电梯调度算法是一种简单而实用的驱动调度方法，这种调度策略总是优先选择与当前柱面号相同的访问请求，从这些请求中再选择一个能使旋转距离最短的等待访问者。如果没有与当前柱面号相同的访问请求，则根据移臂方向来选择，每次总是沿臂移动方向选择一个与当前柱面号最近的访问请求，若沿这个方向没有访问请求时，就改变臂的移动方向。这种调度策略能使移动臂的移动频率极小，从而提高系统效率。用电梯调度算法实现驱动调度的模拟算法如图3－3。

（4）图3－1 中的初始化工作包括，初始化“请求I/O”表，置当前移臂方向为里移；

置当前位置为0 号柱面，0 号物理记录。程序运行前可假定“请求I/O”表中已经有如干个进程等待访问磁盘。

在模拟实验中，当选中一个进程可以访问磁盘时，并不实际地启动磁盘，而用显示：“请

求I/O”表；当前移臂方向；当前柱面号，物理记录号来代替图3－3 中的“启动磁盘”这项工作。

（1）程序中使用的数据结构及其说明。

（2）const int PCB=100; ylinder != NULL; i++)

（3）{

（4）}

（5）cout << i << endl;

（6）return i;

（7）}

（8）void accept() name >> pcbs[pcbs_num].Cylinder >> pcbs[pcbs_num].Track >>

pcbs[pcbs_num].Record;

（9）pcbs_num++;

（10）}

（11）int Cylinder_e() ylinder ==

（12）return i;

（13）}

（14）return 0;

（15）}

（16）int Cylinder_near(int cylinder, int record) ylinder == cylinder)

（17）{

（18） a = pcbs[i].Record - record;

（19）if (a<0){ a = a + 8; }

（20）if (a

（21）{

（22）t = a; k = i;

（23）}

（24）}

（25）}

（26）return k;

（27）}

（28）int Cylinder_max(int cylinder) ylinder - cylinder)) cylinder)（29）{

（30）t = abs(pcbs[i].Cylinder - cylinder);

（31）}

（32）} num = cylinder + t; ylinder == num &&pcbs[i].Record < t)

（33）{

（34）t = pcbs[i].Record; a = i;

（35）}

（36）}

（37）return a;

（38）}

（39）int Cylinder_max1(int cylinder)

（40）{

（41）int t = 199, i, b = 0, c = 0;

（42）for (i = 0; i

（43）{

（44）if ((abs(pcbs[i].Cylinder - cylinder))>b && pcbs[i].Cylinder > cylinder)

（45）{

（46） b = abs(pcbs[i].Cylinder - cylinder);

（47）}

（48）}

（49）return b;

（50）}

（51）int Cylinder_min(int cylinder) ylinder - cylinder))

（52）{

（53）t = abs(pcbs[i].Cylinder - cylinder);

（54）}

（55）}

（56）num = cylinder - t; t = 8; ylinder == num && pcbs[i].Record

（57）{

（58）t = pcbs[i].Record; a = i;

（59）}

（60）}

（61）return a; name << setfill(' ') << setw(8) << pcbs[i].Cylinder << setfill(' ') << setw(8) << pcbs[i].Track << setfill(' ') << setw(10) << pcbs[i].Record << endl;

（62）}

（63）}

（64）void print_scan(bool x)

（65）{

（66）cout << "选中的：" << endl; cout << "进程名" << " 柱面号" << " 磁道号" << " 物

理记录号" << " 方向" << endl; cout << setfill(' ') << setw(6) << << setfill(' ') << setw(8) << << setfill(' ') << setw(10) << << setfill(' ') << setw(10) << << setfill(' ') << setw(6) << x << endl;

（67）}

（68）int SCAN() ylinder == ylinder<

（69）{

（70）way = 0;

（71）}

（72）else way = 1;

（73）}

（74）else

（75）{

（76）if (way == 1)

（77）{

（78）scan = Cylinder_max; //选择比当前柱面号大的请求中物理块号最小的（79）scan1 = Cylinder_max1;

（80）if (scan == scan1)

（81）{

（82）scan = Cylinder_min; //选择比当前柱面号小的请求中物理块号最大的（83）way = 0;

（84）}

（85）}

（86）else

（87）{

（88）scan = Cylinder_min;

（89）if (scan == 0)

（90）{

（91）scan = Cylinder_max;

（92）way = 1;

（93）}

（94）}

（95）} a = pcbs[scan];

（96）delete_scan(scan); //删除pcbs[scan]

（97）print_scan(way); //打印

（98）return 1;

（99）}

（100）}

（101）void work()//初始化

（102）{

（103）float n; char y = 'y'; while (y == 'y' || y == 'Y')（104）{

（105）cout << "输入在[0，1]区间内的一个随机数" << endl;（106）cin >> n;

（107）if (n>

（108）{

（109）SCAN(); //驱动调度

（110）}

（111）else

（112）{

（113）accept(); //接受请求

（114）}

（115）cout << "继续？（y/n）" << endl;

（116）cin >> y;

（117）}

（118）}

（119）void main()

（120）{

（121）work();

（122） }

（4）打印驱动调度进程每次选择访问请求前的“请求I/O”表以及每次选中的进程名、访问的柱面号、物理记录号和当前移臂方向（用up 代表里移，down 代表外移