磁盘调度算法模拟：FCFS, SSTF, SCAN, CSCAN 实验解析

"操作系统磁盘调度算法实验" 操作系统中，磁盘调度算法是管理磁盘I/O活动的关键部分，它的目标是有效地安排磁头移动，减少磁头等待时间和寻道时间，从而提高系统效率。本实验旨在通过模拟四种常见的磁盘调度算法——先来先服务(FCFS)、最短寻道时间优先(SSTF)、SCAN以及循环SCAN(CSCAN)，帮助学生深入理解这些算法的工作原理和性能特点。 FCFS（First-Come, First-Served）是最简单的磁盘调度算法，按照进程请求访问磁道的顺序进行服务。在给定的磁道访问序列中，磁头会按照请求的顺序依次移动，不考虑移动距离。这种算法实现简单，但可能导致长时间的等待，特别是当请求顺序与磁道顺序相反时。 SSTF（Shortest Seek Time First）算法试图最小化每次移动的距离，选择与当前磁头位置最近的磁道作为下一个访问目标。虽然SSTF可以显著减少寻道时间，但它容易产生饥饿现象，即某些进程可能因为其他更近的请求而被不断地推迟服务。 SCAN算法，也称为电梯调度，磁头在一个方向上连续地服务请求，直到达到磁盘的端点，然后反转方向服务另一侧的请求。这样可以避免反复的短距离移动，提高效率。然而，如果请求分布不均匀，SCAN可能会导致某些磁道长时间无法访问。 CSCAN（Cyclic SCAN）算法是SCAN的改进版，它避免了SCAN返回时再次经过已服务的磁道，形成一个闭合的循环。磁头在两个方向上分别服务请求，确保每个磁道都能得到均匀的服务，减少了平均寻道时间。 实验中，程序需要接收用户输入的磁道数量、访问序列、起始磁道号以及磁头移动方向。然后，根据用户选择的算法（FCFS、SSTF、SCAN或CSCAN），模拟磁道访问并计算每次访问的磁头移动距离，最后输出每种算法的平均寻道长度。这有助于比较不同算法的性能，理解它们在实际操作中的表现和优缺点。 通过这个实验，学生不仅能学习到基本的编程技巧，还能深入理解操作系统中的磁盘调度策略，这对于操作系统课程的学习和未来系统设计都至关重要。