一、实验内容
模拟电梯调度算法,实现对磁盘的调度。
二、实验目的
磁盘是一种高速、大量旋转型、可直接存取的存储设备。它作为计算机系统的辅助存储器,负担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示等待处理。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,这就叫磁盘调度,使用的算法称磁盘调度算法。磁盘调度能降低为若干个输入输出请求服务所须的总时间,从而提高系统效率。本实验要求学生模拟设计一个磁盘调度程序,观察磁盘调度程序的动态运行过程。
三、实验原理
模拟电梯调度算法,对磁盘调度。
磁盘是要供多个进程共享的存储设备,但一个磁盘每个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请求处于等待状态,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。当存取臂仅需移到一个方向最远的所请求的柱面后,如果没有访问请求了,存取臂就改变方向。
假设磁盘有200个磁道,用C语言随机函数随机生成一个磁道请求序列(不少于15个)放入模拟的磁盘请求队列中,假定当前磁头在100号磁道上,并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,并计算出它们的平均寻道长度。
代码如下:
package CODE.磁盘调度;
//电梯调度算法
import sun.misc.Request;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
import java.util.TreeSet;
//进程访问磁盘的磁道号
class Requst
{
private int Number; //访问的磁道号
public Requst(int number) {
Number = number;
}
public int getNumber() {
return Number;
}
}
class DiaoDu
{
private Requst[] requests; //磁道请求数
private int start; //起始磁道号
private int end; //终止磁道号
private int num; //磁道请求数
private int curCidao=100; //当前磁头在100磁道
public DiaoDu(int start, int end, int num) {
this.start = start;
this.end = end;
this.num = num;
}
//设置请求的磁道号
public void setRandomRequests()
{
requests=new Requst[num];
Set<Integer> reqSet=new TreeSet<>(); //Set不存放重复数据,TreeSet是有序存储
int n=num;
//先将随机磁道号放在TreeSet中
int randomReq=0;
while((n--)>0)
{
Random random=new Random();
randomReq=random.nextInt(end-start)+start;
//注意:因为访问的磁道号是随机生成,但是磁道号不能重复,所以需要加此循环
while(reqSet.contains(randomReq))
{
randomReq=random.nextInt(end-start)+start;
}
reqSet.add(randomReq); //生成start-end之间的随机整数
System.out.println(randomReq);
}
int i=0;
//初始化每一个磁道请求
for(int tmp:reqSet)
{
requests[i]=new Requst(tmp);
i++;
}
}
//电梯调度算法
// 假定当前磁头在100号磁道上,
// 并向磁道号增加的方向上移动。请给出按电梯调度算法进行磁盘调度时满足请求的次序,
// 并计算出它们的平均寻道长度
//返回平均寻道长度
public float realSCAN()
{
float sum=0;
TreeSet<Integer> bigNum=new TreeSet<>(); //存放高于当前磁道号的磁道号
TreeSet<Integer> smallNum=new TreeSet<>(); //存放低于当前磁道号的磁道号
for(int i=0;i<num;i++)
{
//存放高于当前磁道号的磁道号
if(i<num&&requests[i].getNumber()>=curCidao)
{
bigNum.add(requests[i].getNumber());
}
//存放低于当前磁道号的磁道号
else
{
smallNum.add(requests[i].getNumber());
}
}
System.out.println("被访问的下一个磁道号 移动距离(磁道数)");
//将要访问的磁道在当前位置内未距离最近者,也就是bigNum的下一个数字
for(int tmp:bigNum)
{
System.out.println(" "+tmp+" "+(tmp-curCidao));
sum=sum+(tmp-curCidao);
curCidao=tmp;
}
//自里向外地访问,直至再无更外的磁道需要访问,才将磁臂换向为子外向里,所以需要将smallNum逆序
for(int tmp:smallNum.descendingSet())
{
System.out.println(" "+tmp+" "+(curCidao-tmp));
sum=sum+(curCidao-tmp);
curCidao=tmp;
}
return sum/num;
}
}
public class SCAN {
private static Scanner scanner =new Scanner(System.in);
public static void main(String[] args) {
System.out.print("请输入起始磁道号:");
int start=scanner.nextInt();
System.out.print("请输入终止磁道号:");
int end=scanner.nextInt();
System.out.println("请输入磁盘请求序列数(当前磁头在100)");
int num=scanner.nextInt();
DiaoDu diaoDu=new DiaoDu(start,end,num);
diaoDu.setRandomRequests();
float avglen=diaoDu.realSCAN();
System.out.println("平均寻道长度:"+avglen);
}
}
测试:
请输入起始磁道号:1
请输入终止磁道号:200
请输入磁盘请求序列数(当前磁头在100)
16
60
133
147
59
89
148
156
180
95
105
57
111
42
62
179
183
被访问的下一个磁道号 移动距离(磁道数)
105 5
111 6
133 22
147 14
148 1
156 8
179 23
180 1
183 3
95 88
89 6
62 27
60 2
59 1
57 2
42 15
平均寻道长度:14.0