实验七磁盘调度算法的模拟与实现

一、实验目的
(1) 了解磁盘结构以及磁盘上数据的组织方式。
(2) 掌握磁盘访问时间的计算方式。
(3) 掌握常用磁盘调度算法及其相关特性。
三、总体设计（含背景知识或基本原理与算法、或模块介绍、设计步骤等）
基础知识和原理：
（1）磁盘数据的组织
磁盘上每一条物理记录都有唯一的地址，该地址包括三个部分：磁头号（盘面号）、柱面号（磁道号）和扇区号。给定这三个量就可以唯一地确定一个地址。
（2）磁盘访问时间的计算方式
磁盘在工作时以恒定的速率旋转。为保证读或写，磁头必须移动到所要求的磁道上，当所要求的扇区的开始位置旋转到磁头下时，开始读或写数据。对磁盘的访问时间包括：寻道时间、旋转延迟时间和传输时间。
（3）磁盘调度算法
磁盘调度的目的是尽可能降低磁盘的寻道时间，以提高磁盘I/O系统的性能。
先进先出算法FIFO：按访问请求到达的先后次序进行调度。
最短服务时间优先算法SSTF：优先选择使磁头臂从当前位置开始移动最少的磁盘 I/O 请求进行调度。
SCAN（电梯算法）：要求磁头臂先沿一个方向移动，并在途中满足所有未完成的请求，直到它到达这个方向上的最后一个磁道，或者在这个方向上没有别的请求为止，后一种改进有时候称作 LOOK 策略。然后倒转服务方向，沿相反方向扫描，同样按顺序完成所有请求。
C-SCAN（循环扫描）算法：在磁盘调度时，把扫描限定在一个方向，当沿某个方向访问到最后一个磁道时，磁头臂返回到磁盘的另一端，并再次开始扫描。
实验要求：本实验通过编程模拟实现几种常见的磁盘调度算法,使用 C 语言编程实现 FIFO、SSTF、SCAN、C-SCAN 算法。
题目分析：这个题目主要是解决磁盘的调度顺序，简单点说就是，给将要调度的磁盘序列排序，而排序规则就是各个算法的特点，所以只要把调度序列用一维数组存放，然后通过特定的规则重新排序，新的排序队列就是调度序列。
设计步骤：
（1）初始录入，键盘录入调度磁道个数，初始调度序列存入数组，初始磁道数。
（2）FIFO算法就是录入序列，按要求输出即可。
（3）初始录入按从小到大序列排序，存入新的数组。
（4）SSTF算法，就是以当前调度磁道为起点，找到排序序列据当前磁道跨磁道数最少的磁道，然后将其存入调度序列，表示完成调度。
（5）SCAN算法就是找到第一个大于初始磁道号的值开始，依次存入调度数组，直到最后一个，然后又从第一个大于初始磁道号往前存，一直到第一个。
（6）C-SCAN算法前面于SCAN相同，后面从第一个存到大于初始磁道的前一个。
整体代码：

#include<stdio.h >
#include<math.h>
int xulie[100];   //存储需要调度的磁道序列
int number;        //表示需要调度的磁道个数
int chu;    //记录初状态时的磁道号
int zong=0;    //记录总的跨磁道数
int kua=0; //记录每次调度跨越的磁道数
int shunxu[100];  //记录排序后序列
int diaodu[100];   //记录最后输出序列 void chushihua()
{printf("磁盘调度算法模拟实现（算法有：FIFO，SSTF，SCAN，C-SCAN)\n\n");printf("输入调度磁道数量：  ");scanf("%d",&number);    //录入调度磁道个数 printf("输入磁道调度序列：  ");for(int i=0;i<number;i++){scanf("%d",&xulie[i]);shunxu[i]=xulie[i];}//录入调度序列，并复制一份给shunxu[]数组，便于后面排序 printf("输入当前磁道号：");scanf("%d",&chu);   //录入初始磁道号 printf("\n");
}
void print(int shuchu[])
{zong=0;for(int i=0;i<number;i++)printf(" %2d",shuchu[i]);//先入先出就是按照当前的顺序调度      printf("\n    跨越磁道数为：    ");for(int i=0;i<number;i++){if(i==0)   kua=abs(chu-shuchu[0]);//第一个跨磁道数特殊处理else   kua=abs(shuchu[i-1]-shuchu[i]);zong=zong+kua;  //累加求总跨磁道数 printf("%2d ",kua);} printf("\n    跨越的总磁道数为：   %d  ",zong);  printf("\n    平均寻道时间：       %f  \n",1.0*zong/number); //平均跨磁道数
}void FIFO()
{printf("先进先出算法：\n");printf("    FIFO调度：    %d",chu); print(xulie);//FIFO算法调度序列就是输入序列
}void SSTF()
{ printf("\n最短服务时间优先算法：\n");printf("    SSTF调度：    %d",chu);int begin=chu;int linshi[100];for(int i=0;i<number;i++) linshi[i]=shunxu[i];   //防止修改了排序序列，复制一份 for(int i=0;i<number;i++){  int index=0;int min=abs(begin-linshi[0]);for(int j=1;j<number;j++){if(min>abs(begin-linshi[j])){min=abs(begin-linshi[j]);index=j;}    }    //找到离当前磁道最近磁道 begin=linshi[index];  //修改当前磁道 diaodu[i]=linshi[index];  //把磁道加入调度序列 linshi[index]=99999;  //表示完成 }print(diaodu);  //diaodu数组就是最终的调度队列
}void SCAN()
{printf("\n扫描算法：\n");printf("    SCAN调度：    %d",chu);int index;for(int i=0;i<number;i++){if(shunxu[i]>chu){index=i;break;}}  //找到第一个大于初始磁道的下标 int j=0;for(int i=index;i<number;i++,j++)diaodu[j]=shunxu[i];//从此下标起向后开始调度一直到最后一个 for(int i=index-1;i>=0;i--,j++)diaodu[j]=shunxu[i];//从此下标起向前开始调度一直到第一个print(diaodu);//diaodu数组就是最终的调度队列
}
void C_SCAN()
{printf("\n循环扫描算法：\n");printf("    C-SCAN调度：    %d",chu);int index;for(int i=0;i<number;i++){if(shunxu[i]>chu){index=i;break;}}int j=0;for(int i=index;i<number;i++,j++)diaodu[j]=shunxu[i];//从此下标起向后开始调度一直到最后一个 for(int i=0;i<index;i++,j++)diaodu[j]=shunxu[i];//从第一个开始调度一直到下标前一个 print(diaodu); //diaodu数组就是最终的调度队列
}
void paixu()
{//用的是冒泡排序，一趟找出一个最大值 for(int i=0;i<number-1;i++){for(int j=0;j<number-1-i;j++){if(shunxu[j]>shunxu[j+1]){int temp=shunxu[j];shunxu[j]=shunxu[j+1];shunxu[j+1]=temp;}}} }
int main()
{chushihua(); FIFO();paixu();SSTF();SCAN();C_SCAN();return 0;
}

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