1、目錄一、設計任務及主要技術3二、設計方案及論證結果4三、系統的原理框圖5四、設計程序12五、實驗結果20六、調試分析及故障處理24七、設計結論25八、心得體會261、 設計任務及主要技術1整體功能概述（設計任務）： 磁盤是外設中一個很常用的部分，所以，對磁盤數據的尋道時間的長短可以直接影響機器的整體運行速度的快慢。本設計為一個模擬磁盤調度算法的磁盤調度模擬系統，能夠模擬先來先服務（FCFS）算法、最短尋道時間（SSTF）算法、電梯（SCAN）算法、環形掃描（C_SCAN）算法及N_SCAN算法五個磁盤調度算法，輸入為一組作業的磁道請求，輸出為按選擇的算法執行時的磁頭移動軌跡。其中，先來先服務（

2、FCFS）算法、最短尋道時間（SSTF）算法、電梯（SCAN）算法為基本算法，環形掃描（C_SCAN）算法及N_SCAN算法為擴展算法。2運行環境：（1）硬件環境 Intel core i5 CPU （2）軟件環境 Windows 7 Microsoft Visual C+ 6.03主要技術：（1）用C語言編寫程序；（2）對編程軟件Microsoft Visual C+ 6.0的了解和使用；（3）操作系統基礎知識（主要是對先來先服務（FCFS）算法、最短尋道時間（SSTF）算法、電梯（SCAN）算法的了解）；（4）操作系統擴展知識（通過網絡自學環形掃描（C_SCAN）算法及N_SCAN算法）。

3、二、設計方案及論證結果1設計方案：（1）先來先服務算法（First-Come，First-Served，FCFS）此算法為一種最簡單的磁盤調度算法。它直接根據作業請求磁盤的先后順序對磁盤進行尋訪。此算法公平、簡單，每個作業的磁盤請求都可以得到處理，不會出現某個作業的請求長期得不到滿足的情況。但此算法未對尋道方案進行優化，故平均周轉時間及帶權周轉時間都會較長。（2）最短尋道時間優先算法（Shortest Seek Time First，SSTF）此算法優先選擇距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。此算法可以使得每次尋道時所用的時間都最短，但不能保證平均周轉時間及帶權周轉時間最短。（3）電梯算法（S

4、CAN）此算法同時考慮下一個作業磁道請求與當前磁頭位置的距離和當前磁頭移動方向。本設計默認磁頭當前移動方向為自內向外，故SCAN算法先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，再將磁臂換向，訪問磁頭內側距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。此算法避免了饑餓現象的出現，每個作業的磁盤請求都可以得到處理，且使每次尋道時間相對較短。（4）環形掃描算法（C_SCAN）此算法磁頭移動方向一直為自內向外，同時考慮下一個作業磁道請求與當前磁頭位置的距離最短。先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，再直接將磁頭移到最內側磁道（此過程快速移動，并不訪問任何磁道）

5、，再由內向外順次訪問距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。此算法每個作業的磁盤請求都可以得到處理，且使每次尋道時間相對較短。由于該方法一直保持磁頭移動尋訪方向不變，對兩端磁道請求比較有利。（5）N_SCAN算法此算法同時考慮下一個作業磁道請求與當前磁頭位置的距離和當前磁頭移動方向，但每次磁臂調轉方向時，將同時處理在磁頭向一側移動過程當中輸入的作業請求。本設計默認磁頭當前移動方向為自內向外，先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，接下來一并考慮在磁頭向外側移動過程當中輸入的作業請求與磁頭內側未被處理的作業磁道請求。此算法對中間磁道請求比較有利。2論證結果： 本設計輸入當

6、前磁頭位置及一組作業磁道請求。選擇所需的算法，輸出相應結果：（1）先來先服務算法（FCFS） 按輸入順序輸出訪問序列。（2）最短尋道時間優先算法（SSTF）依次輸出距離當前磁頭位置最近的磁道請求。（3）電梯算法（SCAN）先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從大到小的順序輸出所輸入的當前磁頭位置內側的磁道請求。（4）環形掃描算法（C_SCAN）先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置內側的磁道請求。（5）N_SCAN算法先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從大到小的順序輸

7、出在磁頭向外側移動過程當中輸入的作業請求與所輸入的當前磁頭位置內側的磁道請求。三、系統的原理框圖1總體框圖：本系統劃分為五個模塊：先來先服務算法模塊FCFS(int track)、最短尋道時間算法模塊SSTF(int correnttrack,int track)、電梯算法模塊SCAN(int correnttrack,int track)、環形掃描算法模塊C_SCAN(int correnttrack,int track)及N_SCAN算法模塊N_SCAN(int correnttrack,int track)。總體框圖：圖1 總體框圖2模塊框圖：（1）先來先服務算法模塊void FCFS(

8、int track)直接根據作業請求磁盤的先后順序對磁盤進行尋訪。此算法公平、簡單，每個作業的磁盤請求都可以得到處理，不會出現某個作業的請求長期得不到滿足的情況。先來先服務算法流程圖：圖2 先來先服務算法模塊流程圖（2）最短尋道時間優先算法模塊void SSTF(int correnttrack,int track)優先選擇距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求，可以使得每次尋道時所用的時間都最短。最短尋道時間優先算法流程圖:圖3最短尋道時間優先算法模塊流程圖（3）電梯算法模塊void SCAN(int correnttrack,int track)默認磁頭當前移動方向為自內向外，先選擇當前磁頭之

9、外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，再將磁臂換向，訪問磁頭內側距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。電梯算法流程圖：圖4 電梯算法模塊流程圖（4）環形掃描算法模塊void C_SCAN(int correnttrack,int track)先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，再直接將磁頭移到最內側磁道（此過程快速移動，并不訪問任何磁道），再由內向外順次訪問距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。一直保持磁頭移動尋訪方向不變，對兩端磁道請求比較有利。環形掃描算法流程圖：圖5 環形掃描算法模塊流程圖（5）N_SCAN算法模塊void N_SCAN(int

10、correnttrack,int track)本設計默認磁頭當前移動方向為自內向外，先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，接下來一并考慮在磁頭向外側移動過程當中輸入的作業請求與磁頭內側未被處理的作業磁道請求。此算法對中間磁道請求比較有利。N_SCAN算法流程圖：圖6 N_SCAN算法模塊流程圖（1）圖7 N_SCAN算法模塊流程圖（2）四、設計程序1主要模塊代碼：（1）先來先服務算法void FCFS(int track)直接根據作業請求磁盤的先后順序對磁盤進行尋訪。先來先服務算法代碼：void FCFS(int track)int k;for(k=0;k<

11、9;k+)printf("%d->",trackk);printf("%d",track9);（2）最短尋道時間優先算法void SSTF(int correnttrack,int track)優先選擇距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。最短尋道時間優先算法代碼：void SSTF(int correnttrack,int track)int Line10;int i;int j;int d;int min_d;int k;int corrent; min_d=abs(correnttrack-track0); k=0;corrent=corren

12、ttrack;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)if(trackj!=-1)d=abs(corrent-trackj);if(d<min_d)min_d=d;k=j;Linei=trackk;corrent=Linei;trackk=-1;min_d=65536;printf("%d->",correnttrack);Print(Line);（3）電梯算法void SCAN(int correnttrack,int track)默認磁頭當前移動方向為自內向外，先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道

13、請求，再將磁臂換向，訪問磁頭內側距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。電梯算法代碼：void SCAN(int correnttrack,int track)int Line10;int dLine10;int i;int j;int k; int min; k=0; min=track0;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)if(trackj!=-1)if(trackj<min)min=trackj;k=j;dLinei=trackk;trackk=-1;min=65536;k=0;for(i=0;i<10;i+)if(correnttrac

14、k>dLinei)k=k+1; j=k;for(i=0;i<10-k;i+)Linei=dLinej;j=j+1;j=k-1;for(i=10-k;i<10;i+)Linei=dLinej;j=j-1;Print(Line);（4）環形掃描算法void C_SCAN(int correnttrack,int track)先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，再直接將磁頭移到最內側磁道（此過程快速移動，并不訪問任何磁道），再由內向外順次訪問距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求。環形掃描算法代碼：void C_SCAN(int correnttrack

15、,int track)int Line10;int dLine10;int i;int j;int k; int min; k=0; min=track0;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)if(trackj!=-1)if(trackj<min)min=trackj;k=j;dLinei=trackk;trackk=-1;min=65536;k=0;for(i=0;i<10;i+)if(correnttrack>dLinei)k=k+1; j=k;for(i=0;i<10-k;i+)Linei=dLinej;j=j+1;j=0;

16、for(i=10-k;i<10;i+)Linei=dLinej;j=j+1;Print(Line);（5）N_SCAN算法void N_SCAN(int correnttrack,int track)默認磁頭當前移動方向為自內向外，先選擇當前磁頭之外距離其最近的磁道進行訪問，直到再無更外的磁道請求，接下來一并考慮在磁頭向外側移動過程當中輸入的作業請求與磁頭內側未被處理的作業磁道請求。N_SCAN算法void N_SCAN(int correnttrack,int track)int Line10;int dLine10;int lLine10;int i;int j;int k; int

17、 min,max;int choice;for(k=0;k<10;k+)lLinek=-1; k=0;min=track0;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)if(trackj!=-1)if(trackj<min)min=trackj;k=j;dLinei=trackk;trackk=-1;min=65536;k=0;for(i=0;i<10;i+)if(correnttrack>dLinei)k=k+1; j=k;for(i=0;i<10-k;i+)Linei=dLinej;printf("%d->&qu

18、ot;,Linei);Linei=-1;j=j+1; j=k-1;for(i=10-k;i<10;i+)Linei=dLinej;j=j-1;printf("n是否還有作業請求（1-是；0-否）：n");scanf("%d",&choice); k=9-k;while(choice=1)printf("n請輸入作業的磁道請求：n");scanf("%d",&Linek);k=k-1; printf("n是否還有作業請求（1-是；0-否）：n"); scanf("%

19、d",&choice);printf("n磁頭繼續移動軌跡為：n"); k=9; max=Line9;for(i=0;i<10;i+)for(j=0;j<10;j+)if(Linej>max)max=Linej;k=j;lLinei=Linek;Linek=-1;max=0;for(i=0;i<9;i+)if(lLinei!=-1)printf("%d->",lLinei);printf("%d",lLine9);2總模塊代碼：void main()int track10;int n;i

20、nt correnttrack;int choice=1;printf("n*磁盤調度模擬系統*");while(choice=1)printf("n請輸入當前磁道號：");scanf("%d",&correnttrack);printf("n請輸入一組作業的磁道請求<以回車分隔>：n");scanf("%d %d %d %d %d %d %d %d %d %d", &track0,&track1,&track2,&track3,&tr

21、ack4, &track5,&track6,&track7,&track8,&track9);printf("n請選擇算法：n"); printf("t1.先來先服務算法(FCFS)n"); printf("t2.最短尋道時間優先算法(SSTF)n");printf("t3.電梯算法(SCAN)n");printf("t4.環形掃描算法(C_SCAN)n");printf("t5.(N_SCAN)n"); scanf("%d&

22、quot;,&n);printf("nn");switch(n)case 1: printf("*先來先服務算法(FCFS)*n磁頭移動軌跡為：n");FCFS(track);break;case 2: printf("*最短尋道時間優先算法(SSTF)*n磁頭移動軌跡為：n");SSTF(correnttrack,track);break;case 3: printf("*電梯算法(SCAN)*n磁頭移動軌跡為：n"); SCAN(correnttrack,track);break;case 4: pri

23、ntf("*環形掃描算法(C_SCAN)*n磁頭移動軌跡為：n"); C_SCAN(correnttrack,track);break;case 5: printf("*N_SCAN*n磁頭移動軌跡為：n"); N_SCAN(correnttrack,track);break;printf("n請問是否繼續?（1-繼續；0-退出）n"); scanf("%d",&choice);五、實驗結果1總模塊實驗結果：程序開始運行，將出現輸入選擇界面;圖8 主界面2基礎模塊實驗結果：（1）先來先服務算法（First-

24、Come，First-Served，FCFS）按輸入順序輸出訪問序列。選擇該算法后，將輸出相應磁頭移動軌跡：圖9 先來先服務算法0 輸出結果為69-> 23-> 120-> 45-> 77-> 31-> 55-> 99-> 150-> 2 滿足要求。（2）最短尋道時間優先算法（Shortest Seek Time First，SSTF）依次輸出距離當前磁頭位置最近的磁道請求。選擇該算法后，將輸出相應磁頭移動軌跡：圖10 最短尋道優先算法 輸出結果為45-> 55-> 69-> 77-> 99-> 120->

25、; 150-> 31-> 23-> 2 滿足要求。（3）電梯算法（SCAN）先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從大到小的順序輸出所輸入的當前磁頭位置內側的磁道請求。選擇該算法后，將輸出相應磁頭移動軌跡：圖11 電梯算法 輸出結果為55-> 69-> 77-> 99-> 120-> 150-> 45-> 31-> 23-> 2 滿足要求。3擴展模塊實驗結果：（1）環形掃描算法（C_SCAN）先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置

26、內側的磁道請求。選擇該算法后，將輸出相應磁頭移動軌跡：圖12 環形掃描算法 輸出結果為55-> 69-> 77-> 99-> 120-> 150-> 2-> 23-> 31-> 45 滿足要求。（2）N_SCAN算法先按照從小到大的順序輸出所輸入的當前磁頭位置外側的磁道請求，再按照從大到小的順序輸出在磁頭向外側移動過程當中輸入的作業請求與所輸入的當前磁頭位置內側的磁道請求。選擇該算法后，將輸出相應磁頭移動軌跡：圖13 N_SCAN算法 輸出結果為55-> 69-> 77-> 99-> 120-> 150->

27、; 88-> 45-> 31-> 23-> 8 -> 2-> 1 滿足要求。六、調試分析及故障處理1調試分析：（1）在代碼中錯誤的使用了中文括號“）”，導致程序出錯。圖14 錯誤報告（2）在定義函數時誤在結尾處加分號“;”，導致調試過程中出錯。圖15 錯誤報告（3）由于未對變量初始化，導致錯誤：圖16 錯誤警告未對k初始化，如下圖：圖17 變量表2故障處理：重新檢查代碼，發現錯誤，并及時修正。調試后無誤：圖18 無錯誤及警告發生故障時，可采取單步調試的方法，逐條語句檢查，修正錯誤。圖19 故障處理過程七、設計結論磁盤，是一種很重要也很常用的外設，其分配也有一

28、定的分配策略。在操作系統中，作業對磁盤的請求常常要排隊，由此需要一些高效率的磁盤分配策略算法。本系統設計了五種尋道策略，其中先來先服務算法為一種最簡單的磁盤調度算法，它直接根據作業請求磁盤的先后順序對磁盤進行尋訪，公平、簡單，每個作業的磁盤請求都可以得到處理，不會出現某個作業的請求長期得不到滿足的情況，但未對尋道方案進行優化，故平均周轉時間及帶權周轉時間都會較長；最短尋道時間優先算法優先選擇距離當前磁頭位置最近的作業磁道請求，可以使得每次尋道時所用的時間都最短，但不能保證平均周轉時間及帶權周轉時間最短；電梯算法同時考慮下一個作業磁道請求與當前磁頭位置的距離和當前磁頭移動方向先選擇當前磁頭之外距