若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为 19、43、40、4、79、11、76，当前磁头位于 40 号柱面，若用最短寻道时间优先磁盘调度算法，则磁头移动总距离（道数）为（）。

时间: 2023-08-17 08:04:09 浏览: 174

操作系统实验-磁盘调度：先来先服务、最短寻道时间算法

### 操作系统实验-磁盘调度：先来先服务、最短寻道时间算法 #### 实验背景在操作系统中，磁盘调度是一项重要的技术，它直接影响到系统的响应时间和效率。磁盘作为存储设备，其读写操作的速度相对较低，因此通过合理的调度策略可以有效地减少磁盘寻道时间，从而提高整体性能。本实验将重点介绍两种常见的磁盘调度算法——先来先服务（FCFS）和最短寻道时间优先（SSTF），并通过编程模拟这两种算法。 #### 实验目的 1. **理解并掌握先来先服务（FCFS）算法：**了解FCFS算法的基本思想及其工作方式，并能够分析其优点和局限性。 2. **理解并掌握最短寻道时间（SSTF）算法：**熟悉SSTF算法的工作机制，能够对其性能特点进行评价。 #### 实验原理 **先来先服务（FCFS）算法** - **定义：**FCFS算法按照进程请求访问磁盘的顺序进行调度。即，最先请求磁盘访问的进程首先得到服务。 - **优点：**公平、简单，每个请求都按顺序得到处理，避免了某些进程请求长时间得不到满足的情况。 - **缺点：**由于没有对寻道进行优化，可能会导致较高的平均寻道时间，特别是当请求分布较分散时。 **最短寻道时间（SSTF）算法** - **定义：**SSTF算法总是选择与当前磁头所在位置距离最近的磁道进行访问，以实现最短的寻道时间。 - **优点：**通过减少单次寻道的时间，理论上可以降低平均寻道时间。 - **缺点：**可能会导致“饥饿”问题，即某些磁道的请求可能长期得不到处理，特别是在磁盘两端频繁切换的情况下。 #### 实验内容 **模拟实现** 实验要求通过编程模拟两种磁盘调度算法。为了实现这一目标，实验采用了以下数据结构和变量： - **数据结构定义：** ```c typedef struct Track { int Track_ID; // 磁道号 int Track_State; // 磁道标志，未被访问置为0 } Track; ``` - **全局变量声明：** - `Track track[N];` // 最大磁道数N为100 - `Track trackOut[N];` - `int Distance[N];` // 移动距离 - `int Track_Num;` // 需访问的磁道数目 - `int Current_Track;` // 当前磁道 - `int TrackBackup;` // 存放初始磁道位置 **算法流程** 1. **先来先服务算法流程：** - 初始化所有磁道状态为未访问。 - 对每个请求，计算当前磁道与目标磁道之间的距离。 - 将当前磁道设置为目标磁道，并更新磁道状态。 - 重复直到所有请求都被处理完毕。 2. **最短寻道时间优先算法流程：** - 初始化所有磁道状态为未访问。 - 查找离当前磁道最近的磁道。 - 更新当前磁道为找到的磁道，并将其状态设置为已访问。 - 重复步骤2-3直到所有磁道都被访问过。 #### 程序代码下面给出了一个简化的C语言程序框架，用于实现FCFS和SSTF算法。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define N 100 typedef struct Track { int Track_ID; // 磁道号 int Track_State; // 磁道标志，未被访问置为0 } Track; Track track[N]; // 最大磁道数为100 Track trackOut[N]; int Distance[N]; // 移动距离 int Track_Num; // 需访问的磁道数目 int Current_Track; // 当前磁道 int TrackBackup; // 存放初始磁道位置 void init() { // 初始化 for (int i = 0; i < Track_Num; i++) { track[i].Track_State = 0; trackOut[i].Track_State = 0; Distance[i] = 0; } } void Input() { // 输入函数 printf("输入当前磁道："); scanf("%d", &Current_Track); TrackBackup = Current_Track; printf("输入访问的磁道数目："); scanf("%d", &Track_Num); if (Track_Num > N) { printf("输入错误：要访问的磁道数目大于最大值。\n"); return; } for (int i = 0; i < Track_Num; i++) { printf("输入第%d个要访问的磁道号：", i + 1); scanf("%d", &track[i].Track_ID); } system("cls"); // 刷新控制台 } int abs(int a, int b) { // 求a-b的绝对值 return a - b >= 0 ? a - b : b - a; } void FCFS() { // 先来先服务算法 for (int i = 0; i < Track_Num; i++) { Distance[i] = abs(Current_Track, track[i].Track_ID); // 计算当前磁道与目标磁道的移动距离 track[i].Track_State = 1; // 状态置为1，视为已经访问过 Current_Track = track[i].Track_ID; // 更新当前磁道 } } int Search_min_pos() { // 寻找到当前磁道最短的需求磁道 int min = 45536; // 最小距离标志 int pos; for (int i = 0; i < Track_Num; i++) if (track[i].Track_State == 1) // 如果当前磁道已经访问过则跳过 continue; else if (min > abs(track[i].Track_ID, Current_Track)) { // 寻找要访问的磁道与当前磁头所在的磁道的距离最近 min = abs(track[i].Track_ID, Current_Track); pos = i; } track[pos].Track_State = 1; // 标记该磁道已被访问过 return pos; // 返回的位置 } void SSTF() { // 最短寻道优先算法 while (1) { int pos = Search_min_pos(); if (pos == -1) break; Distance[pos] = abs(Current_Track, track[pos].Track_ID); Current_Track = track[pos].Track_ID; } } int main() { // 主程序 // 初始化、输入数据、调用算法函数等 return 0; } ``` #### 结论通过本实验的学习和实践，学生可以更深入地理解磁盘调度算法的工作原理，并能够通过编程模拟的方式直观地观察到不同算法的表现差异。先来先服务算法因其简单的逻辑和实现而易于理解和实现，但在实际应用中可能不如最短寻道时间优先算法高效。后者虽然在理论上有更好的性能表现，但由于其实现相对复杂，且有可能导致某些请求长期等待的问题，因此在实际应用中也需要谨慎考虑。

按照最短寻道时间优先（SSTF）磁盘调度算法，磁头每次都会移动到与当前磁头位置最近的磁道。首先，当前磁头位于40号柱面，离它最近的是43号柱面，因此先访问43号柱面，磁头移动了3个磁道。然后磁头移动到19号柱面，移动了24个磁道；接着移动到11号柱面，移动了8个磁道；然后移动到4号柱面，移动了7个磁道；接着移动到76号柱面，移动了72个磁道；最后移动到79号柱面，移动了3个磁道。因此磁头移动总距离为3+24+8+7+72+3=117个磁道。因此答案是117。

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若干个等待访问磁盘者依次要访问的磁道为 19、43、40、4、79、11、76，当前磁头位于 40 号柱面，若用最短寻道时间优先磁盘调度算法，则磁头移动总距离（道数）为（ ）。

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