最短寻道优先调度算法
操作系统概论-02323-新编模拟试题4
1.单选题1.1在磁盘调度中，每次的寻道时间最短的算法是()。
a FCFSb SSTFc SCANd NStepSCAN先来先服务FCFS，最简单的磁盘调度算法。
根据进程请求访问磁盘的先后顺序进行调度。
此算法平均寻道时间较长，寻道距离较大，适用于进程数目较少的场合。
故不选A。
SSTF 最短寻道时间优先算法，该算法选择进程时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，故选B。
SCAN算法不仅考虑要访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑磁头当前的移动方向，该算法可防止进程出现“饥饿”现象，故不选C。
NStepSCAN 算法将磁盘请求队列分成若干个长度为N的子队列，按FCFS算法依次调度这些子队列，在队列内部按SCAN算法，对一个队列处理完后，再处理其他队列。
当正在处理某子队列时，如果又出现新的磁盘I/O请求，便将新请求进程放入其他队列，这样可避免磁臂粘着现象，故不选D。
1.2循环缓冲，用于指示生产者进程下一个可用的空缓冲区的指针是()。
a Nextgb Nextic Currentd 以上都可循环缓冲的组成：多个指针：Nextg用于指示消费者进程下一个可用的装有数据的缓冲区。
故不选A、D。
Nexti用于指示生产者进程下一个可用的空缓冲区。
故选B。
Current用于指示进程正在使用的工作缓冲区。
故不选D。
1.3必须作为临界资源以互斥方式访问的设备是()。
a虚拟设备b共享设备c独占设备d以上都是按设备的共享属性分类，分为：（1）独占设备。
必须作为临界资源以互斥方式访问的设备。
故选C。
（2）共享设备。
允许多个进程共同访问的设备，如磁盘。
故不选B、D。
（3）虚拟设备。
通过某种技术将一台物理设备虚拟成若干逻辑设备。
故不选A。
为了实现主机与设备控制器之间()数据的传送，在DMA控制器中设计了4类寄存器。
a按位b按字节c按字d成块为了实现主机与设备控制器之间成块数据的传送，在DMA控制器中设计了4类寄存器：命令/状态寄存器CR、内存地址寄存器MAR、数据计数器DC和数据寄存器DR。
操作系统习题
操作系统习题1．磁盘访问时间由哪⼏部分构成？每部分时间应如何估算？磁盘访问时间包括以下三个部分：（1）寻道时间Ts ，指把磁臂从当前位置移动到指定磁道上所经历的时间。
该时间是启动磁盘的时间s与磁头移动n条磁道所花费的时间之和，即Ts = m×n + s 。
其中m是⼀常数，与磁盘驱动器的速度有关。
（2）旋转延迟时间Tr ，是指定扇区旋转到磁头下⾯所经历的时间。
（3）传输时间Tt ，指把数据从磁盘读出或向磁盘写⼊数据所经历的时间，其与每次所读/写的字节数bytes及旋转速度r有关，具体为Tt = bytes / (r×bytesPerTrack)，其中bytesPerTrack为⼀条磁道上的字节数。
当⼀次读/写的字节数相当于半条磁道上的字节数时，Tt与Tr相同，也即Tr = 1 / 2r。
因此可将访问时间Ta表⽰为：Ta = Ts + 1/2r + bytes / (r×bytesPerTrack)。
2．⽬前常⽤的磁盘调度算法有哪些？每种算法优先考虑的问题是什么？⽬前常⽤的磁盘调度算法包括：（1）先来先服务调度算法FCFS。
根据进程请求访问磁盘的先后次序进⾏调度，其优点是公平、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，但寻道时间可能较长。
（2）最短寻道时间优先调度算法SSTF。
选择所要求访问磁道与磁头当前所在磁道距离最近的进程优先调度，但其并不能保证平均寻道时间最短。
本算法具较好的寻道性能，但可能导致进程饥饿现象。
（3）扫描算法SCAN（⼜称为电梯调度算法），对最短寻道时间优先调度算法略加修改⽽形成。
不仅考虑欲访问磁道与磁头当前所在磁道的间距，更优先考虑的是磁头当前移动的⽅向既能获得较好的寻道性，⼜能防⽌进程饥饿，⼴泛⽤于⼤、中、⼩型机及⽹络中。
扫描算法存在的问题是：当磁头刚从⾥到外移动过某⼀磁道时，恰有⼀进程请求访问此磁道，该进程必须等待，待磁头从⾥向外，然后再从外向⾥扫描完所有要访问的磁道后，才处理该进程的请求，致使该进程的请求被严重推迟。
先来先服务FCFS
一个磁道号
移动距离
（磁道数）
90
10
58
32
55
3
39
16
38
1
18
20Βιβλιοθήκη 150132160
10
184
24
平均寻道长度：27.5
FCFS调度算法示例
SSTF调度算法示例
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，距离最短，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。
（从100#磁道开始）
被访问的下
一个磁道号
移动距离
（磁道数）
55
45
58
3
39
19
18
21
90
72
160
70
150
10
38
112
184
146
平均寻道长度：55.3
（从100#磁道开始）
早期的磁盘调度算法
磁盘调度的目标是使磁盘的平均寻道时间最少。
先来先服务FCFS（First-come，First-served）
一种最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。
优点
公平、简单，每个进程的请求都能依次得到处理。
缺点
未对寻道进行优化，致使平均寻道时间可能较长。
最短寻道时间优先SSTF（Shortest Seek Time First）
最短寻找时间优先算法和电梯算法
最短寻找时间优先算法和电梯算法1. 引言最短寻找时间优先算法和电梯算法是在计算机科学领域中常用的调度算法。
它们被广泛应用于操作系统、网络通信、数据库等各个领域，以提高系统的效率和性能。
本文将详细介绍最短寻找时间优先算法和电梯算法的原理、应用场景以及实现方式。
2. 最短寻找时间优先算法最短寻找时间优先算法（Shortest Seek Time First, SSTF）是一种基于磁盘寻址的调度算法。
它通过选择离当前磁道最近的请求来减少平均寻道时间，从而提高系统的响应速度。
2.1 原理最短寻找时间优先算法基于以下原理进行调度： - 当前磁头所在的磁道上有待处理的请求时，选择离当前磁头位置最近的请求进行处理； - 当前磁头所在的磁道上没有待处理的请求时，选择距离当前位置最近且方向与当前移动方向相同的请求进行处理。
2.2 应用场景最短寻找时间优先算法适用于磁盘调度、文件系统、数据库管理等场景。
在这些应用中，磁盘的读写操作是常见的任务，而最短寻找时间优先算法能够有效地减少磁头的移动次数，提高读写操作的性能。
2.3 实现方式最短寻找时间优先算法可以通过以下步骤来实现： 1. 读取当前磁头所在的位置；2. 遍历待处理请求列表，计算每个请求与当前位置的距离；3. 选择距离最近的请求进行处理，并更新当前位置； 4. 重复步骤2和3，直到所有请求都被处理完毕。
3. 电梯算法电梯算法（Elevator Algorithm）是一种用于调度电梯运行的算法。
它模拟了电梯上下运行时不同楼层之间的乘客需求，并根据乘客的楼层选择最优的运行路径，以提高电梯系统的效率和性能。
3.1 原理电梯算法基于以下原理进行调度： - 当前电梯运行方向下有人需要上楼时，选择离当前楼层最近且方向相同的楼层作为目标楼层； - 当前电梯运行方向下没有人需要上楼时，选择离当前楼层最近的楼层作为目标楼层； - 当前电梯运行方向下没有人需要上楼且上方也没有人需要下楼时，改变运行方向。
磁盘移臂调度过程模拟设计-电梯算法_最短寻道时间优先
学号：课程设计题目磁盘移臂调度过程模拟设计--电梯算法、最短寻道时间优先算法学院计算机科学与技术学院专业班级姓名指导教师吴利军2013 年 1 月15 日课程设计任务书学生姓名：指导教师：吴利军工作单位：计算机科学与技术学院题目: 磁盘移臂调度过程模拟设计——电梯算法、最短寻道时间优先算法初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的文件管理章节内容，理解有关文件组织形式、存储设备的概念。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．编程序模拟磁盘调度的过程，采用指定算法，模拟并输出存取臂的移动顺序，并计算存取臂移动的磁道总数。
能够处理以下的情形：⑴可根据需要输入当前磁头的位置，磁头移动方向；⑵能够输入柱面数，磁道访问序列等参数，并能够显示调度结果（磁盘访问请求的磁道号以及磁头移动的总磁道数）。
2．设计报告内容应说明：⑴课程设计目的与功能；⑵需求分析，数据结构或模块说明(功能与框图)；⑶源程序的主要部分；⑷测试用例，运行结果与运行情况分析；⑸自我评价与总结：i）你认为你完成的设计哪些地方做得比较好或比较出色；ii）什么地方做得不太好，以后如何改正；iii）从本设计得到的收获（在编写，调试，执行过程中的经验和教训）；iv）完成本题是否有其他的其他方法（如果有，简要说明该方法）；v）对实验题的评价和改进意见，请你推荐设计题目。
时间安排：设计安排一周：周1、周2：完成程序分析及设计。
周2、周3：完成程序调试及测试。
周4、周5：验收，撰写课程设计报告。
（注意事项：严禁抄袭，一旦发现，抄与被抄的一律按0分记）指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日磁盘移臂调度过程模拟设计——电梯算法、最短寻道时间优先算法1 课程设计目的与功能操作系统课程设计，主要是在学习操作系统课程并完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，进一步分析各个部分之间的联系，以达到对完整系统的理解。
操作系统磁盘调度算法例题讲解
操作系统磁盘调度算法例题讲解1. 磁盘调度算法的背景和意义磁盘调度算法是操作系统中的重要组成部分，它的主要目的是优化磁盘访问，提高磁盘I/O操作的效率。
在计算机系统中，磁盘是一个重要的存储介质，它负责存储和读写数据。
然而，由于磁盘访问具有机械运动延迟和寻道时间等特性，使得磁盘I/O操作成为计算机系统中一个性能瓶颈。
为了解决这个问题，人们提出了各种各样的磁盘调度算法。
这些算法通过优化访问顺序、减少寻道时间、提高数据传输率等方式来提高磁盘I/O操作效率。
因此，深入了解和掌握不同类型的磁盘调度算法对于优化计算机系统性能具有重要意义。
2. 先来先服务（FCFS）调度算法先来先服务（First-Come, First-Served）是最简单、最直观的一种磁盘调度算法。
它按请求顺序处理I/O请求。
当一个请求到达时，在当前位置完成当前请求后再处理下一个请求。
然而，在实际应用中，FCFS存在一些问题。
首先，它无法充分利用磁盘的带宽，因为磁盘的读写头可能在处理当前请求时，其他请求已经到达。
其次，由于磁盘请求的随机性，FCFS可能导致某些请求等待时间过长。
3. 最短寻道时间优先（SSTF）调度算法最短寻道时间优先（Shortest Seek Time First）是一种基于当前位置选择下一个最近请求的调度算法。
在SSTF算法中，选择离当前位置最近的请求进行处理。
SSTF算法相对于FCFS算法来说，在减少寻道时间方面有一定的优势。
它能够充分利用磁盘带宽，并且能够减少某些请求等待时间过长的问题。
然而，SSTF算法也存在一些问题。
首先，在某些情况下，由于选择最近的请求进行处理，可能导致某些较远位置上的请求长期等待。
其次，在高负载情况下，由于大量随机访问导致寻道距离变大，SSTF 算法可能会导致饥饿现象。
4. 扫描（SCAN）调度算法扫描（SCAN）是一种按一个方向依次处理I/O请求，并在到达边界后改变方向的调度算法。
SCAN算法从一个方向开始处理请求，直到到达磁盘的边界。
计算机操作系统大题整理
四、应用题（每小题8分，共40分）1．在一单道批处理系统中，一组作业的提交时间和运行时间见下表所示。
作业提交时间运行时间1 8.0 1.02 8.5 0.53 9.0 0.24 9.1 0.1计算以下二种作业调度算法的平均周转时间T和平均带权周转时间W。
先来先服务调度算法。
（2）短作业优先调度算法。
2．考虑某个系统在某时刻的状态如下表所示。
Allocation Max AvailableＡＢＣＤＡＢＣＤ１５２０P0 ００１２００１２P1 １０００１７５０P2 １３５４２３５６P3 ００１４０６５６使用银行家算法回答下面的问题：（1）求Need矩阵。
（2）系统是否处于安全状态？如安全，请给出一个安全序列。
（3）如果进程P1发来一个请求（0，4，2，0），这个请求能否立刻被满足？如安全，请给出一个安全序列。
(2) 安全，安全序例为：P0，P2，P1，P3……（3分）（3）能立刻被满足，满足的安全序列为：P0，P2，P1，P3……（3分）3．桌子上有一只盘子，每次只能向其中放入一只水果。
爸爸专向盘子中放苹果，妈妈专向盘子中放桔子，儿子专等吃盘子中的桔子，女儿专等吃盘子中的苹果。
只有盘子为空时，爸爸或妈妈就可向盘子中放一只水果；仅当盘子中有自己需要的水果时，儿子或女儿可以从盘子中取出。
用信号量机制解决该问题。
答:在本题中，应设置三个信号量S、So、Sa，信号量S表示盘子是否为空，其初值为l；信号量So表示盘中是否有桔子，其初值为0；信号量Sa表示盘中是否有苹果，其初值为0。
(2分)father(){ 。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(Sa); 。
}} 。
mather(){。
while(1) { 。
P(S); 。
放苹果。
V(So);。
}} 。
son(){ 。
while(1) { 。
P(So); 。
从盘中取出桔子; 。
V(S); 。
吃桔子; 。
｝。
} 。
daughter(){ 。
while(1) { 。
磁盘调度算法代码
磁盘调度算法代码磁盘调度算法是操作系统中用于优化磁盘访问性能的重要策略之一。
在计算机系统中，数据通常存储在磁盘上，当需要读或写数据时，就需要通过磁盘调度算法来确定磁盘读写的顺序，以提高系统的性能和效率。
1. 磁盘调度算法的背景在了解磁盘调度算法之前，我们先了解一下磁盘的工作原理。
磁盘由一个或多个盘片组成，每个盘片上包含若干磁道，每个磁道又被分为若干扇区。
磁头在读写数据时需要移动到目标扇区所在的磁道上，而磁头的移动会导致一定的寻道时间。
磁盘调度算法的目标就是通过合理的调度磁盘的访问请求，使得磁头的移动距离最短，从而减少磁盘的寻道时间，提高系统的读写性能。
常见的磁盘调度算法有以下几种：•先来先服务（FCFS）：按照磁盘请求的到达顺序进行调度。
•最短寻道时间优先（SSTF）：选择离当前磁头位置最近的磁道进行访问。
•扫描算法（SCAN）：磁头从一端开始扫描磁道，直到扫描到达磁头上方的最后一个磁道，然后返回起始位置继续扫描。
•循环扫描算法（C-SCAN）：类似于SCAN算法，但是磁头在扫描到磁头上方的最后一个磁道后，直接返回起始位置继续扫描。
•电梯算法（LOOK）：磁头按磁道号的递增或递减顺序移动，直到当前方向上没有更多的磁道请求时改变方向。
2. 磁盘调度算法的代码实现下面以Python语言为例，给出一个简单的磁盘调度算法的代码实现。
这里以最短寻道时间优先（SSTF）算法为例。
首先，需要定义一个函数来计算当前磁头位置到目标磁道的距离：def calculate_distance(current, target):return abs(current - target)然后，我们可以编写一个磁盘调度函数来实现SSTF算法：def sstf(disk_queue, current_head):# 存储按磁道号排序的请求队列sorted_queue = sorted(disk_queue)# 存储已访问的磁道visited = []while sorted_queue:# 存储每个请求到当前磁头的距离distances = []for track in sorted_queue:distance = calculate_distance(current_head, track)distances.append((distance, track))# 根据距离进行排序distances.sort(key=lambda x: x[0])# 获取距离最小的磁道next_track = distances[0][1]# 移动磁头到下一个磁道current_head = next_track# 将访问过的磁道添加到已访问列表中visited.append(next_track)# 从请求队列中移除已访问的磁道sorted_queue.remove(next_track)return visited最后，我们可以使用上述代码来模拟一个磁盘调度的过程：if __name__ == '__main__':disk_queue = [98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67]current_head = 53visited_tracks = sstf(disk_queue, current_head)print("磁盘访问顺序：", visited_tracks)运行上述代码，输出结果如下：磁盘访问顺序： [65, 67, 37, 14, 98, 122, 124, 183]上述代码实现了简单的SSTF算法，并模拟了一个磁盘访问的过程。
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最短作业优先调度算法
最短作业优先（Shortest Job First, SJF）调度算法同样也是顾名思义，它会优先选择运行时间最短的进程来运行，这有助于提高系统的吞吐量。
这显然对长作业不利，很容易造成一种极端现象。
比如，一个长作业在就绪队列等待运行，而这个就绪队列有非常多的短作业，那么就会使得长作业不断的往后推，周转时间变长，致使长作业长期不会被运行。
高响应比优先调度算法
前面的「先来先服务调度算法」和「最短作业优先调度算法」都没有很好的权衡短作业和长作业。
那么，高响应比优先（Highest Response Ratio Next, HRRN）调度算法主要是权衡了短作业和长作业。
每次进行进程调度时，先计算「响应比优先级」，然后把「响应比优先级」最高的进程投入运行，「响应比优先级」的计算公式：
从上面的公式，可以发现：
1.如果两个进程的「等待时间」相同时，「要求的服务时间」越短，「响应比」就越高，这样短作业的进程容易被选中运行；
2.如果两个进程「要求的服务时间」相同时，「等待时间」越长，「响应比」就越高，这就兼顾到了长作业进程，因为进程的响应比可以随时间等待的增加而提高，当其等待时间足够长时，其响应比便可以升到很高，从而获得运行的机会；。