操作系统实验：磁盘调度算法实现（FCFS, SSTF, SCAN等）

"天津理工大学操作系统实验3涉及磁盘调度算法的实现，包括FCFS(先来先服务)，SSTF(最短寻道优先)，SCAN(扫描)，CSCAN(循环扫描)和NStepSCAN算法。实验目的是模拟磁盘寻道过程，设计并比较不同调度算法的性能。学生需要详细描述设计思想、程序结构、数据结构和算法，提供测试用例和结果，以及进行实验总结。实验报告应结构清晰，逻辑性强，禁止抄袭。" 在操作系统中，磁盘调度算法是管理磁盘控制器如何响应来自多个进程的I/O请求的关键部分。这些算法的目标是减少磁头移动的总距离，从而提高系统效率和响应时间。 1. FCFS（First-Come, First-Served）算法是最简单的策略，按照请求到达的顺序进行服务。虽然它公平，但可能导致较长的等待时间，特别是当短请求被长请求延迟时。 2. SSTF（Shortest Seek Time First）算法优先处理距离当前磁道最近的请求，以最小化寻道时间。然而，SSTF可能导致饥饿问题，即某些进程可能长时间得不到服务，如果它们的请求总是被更近的请求打断。 3. SCAN（Scan）算法在磁盘的两个端点之间往复移动，服务沿途的所有请求，避免了频繁改变方向，提高了效率。但可能导致部分磁道被频繁访问，而其他磁道长时间未被访问。 4. CSCAN（Circular Scan）算法类似于SCAN，但它不返回到起点，而是继续在另一方向扫描，确保所有磁道都得到一次服务，解决了SCAN的局部性问题。 5. NStepSCAN是一种改进的SCAN算法，它在每个方向上连续服务N个请求，然后改变方向，平衡了服务时间和响应时间。 在实验中，学生需要实现这些算法，生成随机的磁道访问序列，计算每种算法的移动距离和平均寻道长度，然后对算法的效率进行排序和比较。通过这种方式，学生可以理解各种算法的优势和局限性，为实际操作系统设计提供理论基础。 实验报告应包括以下部分： - 实验设计思想：解释所采用的算法逻辑和实现方法。 - 程序构造：描述程序的整体框架，包括主函数、各个函数的作用。 - 各模块设计思路：详细解释每个模块（如磁道生成、调度算法实现、距离计算等）的功能和实现细节。 - 数据结构：说明使用的数据结构，如数组用于存储磁道顺序和移动距离。 - 算法描述：具体阐述每种调度算法的伪代码或流程。 - 测试用例：设计不同场景的测试用例，展示算法在各种情况下的表现。 - 实验结果：列出每种算法的移动总距离和平均寻道长度。 - 心得体会：总结实验过程中的挑战、解决方案以及个人收获。 实验过程中的注意事项是保持代码可读性，添加必要的注释，并进行深入的实验总结，同时强调团队合作和学术诚信的重要性。