操作系統(tǒng)驅(qū)動調(diào)度

1、實驗三 驅(qū)動調(diào)度一、實驗內(nèi)容模擬電梯調(diào)度算法，實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度。二、實驗?zāi)康?磁盤是一種高速、大容量、旋轉(zhuǎn)型、可直接存取的存儲設(shè)備。它作為計算機系統(tǒng)的輔助存儲器，擔(dān)負著繁重的輸入輸出任務(wù)、在多道程序設(shè)計系統(tǒng)中，往往同時會有若干個要求訪問磁盤的輸入輸出請求等待處理。系統(tǒng)可采用一種策略，盡可能按最佳次序執(zhí)行要求訪問磁盤的諸輸入輸出請求。這就叫驅(qū)動調(diào)度，使用的算法稱為驅(qū)動調(diào)度算法。驅(qū)動調(diào)度能降低為若干個輸入輸出請求服務(wù)所需的總時間，從而提高系統(tǒng)效率。本實驗要求學(xué)生模擬設(shè)計一個驅(qū)動調(diào)度程序，觀察驅(qū)動調(diào)度程序的動態(tài)運行過程。通過實驗使學(xué)生理解和掌握驅(qū)動調(diào)度的職能。三、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)#define M 20

2、 typedef struct PCB char procM;/進程名 int cylinder_num;/柱面號 int track_num;/磁道號 int phy_num;/物理記錄號 struct PCB *next; PCB; 四、實驗題目模擬電梯調(diào)度算法，對磁盤進行移臂和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。（1）磁盤是可供多個進程共享的存儲設(shè)備，但一個磁盤每時刻只能為一個進程服務(wù)。當(dāng)有進程在訪問某個磁盤時，其他想訪問該磁盤的進程必須等待，直到磁盤一次工作結(jié)束。當(dāng)有多個進程提出輸入輸出要求而處于等待狀態(tài)時，可用電梯調(diào)度算法從若干個等待訪問者中選擇一個進程，讓它訪問磁盤。選擇訪問者的工作由“驅(qū)動調(diào)度”進程來完成

3、。 由于磁盤與處理器是可以并行工作的、所以當(dāng)磁盤在作為一個進程服務(wù)時，占有處理器的另一進程可以提出使用磁盤的要求，也就是說，系統(tǒng)能動態(tài)地接收新的輸入輸出請求。為了模擬這種情況，在本實驗中設(shè)置了一個“接收請求”進程?！膀?qū)動調(diào)度”進程和“接收請求”進程能否占有處理器運行，取決于磁盤的結(jié)束中斷信號和處理器調(diào)度策略。在實驗中可用隨機數(shù)來模擬確定這兩個進程的運行順序，以代替中斷處理和處理器調(diào)度選擇的過程。因而，程序的結(jié)構(gòu)可參考圖31（2） “接收請求”進程建立一張“請求I/O”表，指出訪問磁盤的進程要求訪問的物理地址，表的格式為：進程名柱面號磁道號物理記錄號初始化輸入在0，1區(qū)間內(nèi)的一個隨機數(shù)隨機數(shù)&g

4、t;1/2開始驅(qū)動調(diào)度接受請求繼續(xù)？結(jié)束是是否否 圖31 程序結(jié)構(gòu)假定某個磁盤組共有200個柱面，由外向里順序編號（0199），每個柱面上有20個磁道，編號為019，每個磁道分成8個物理記錄，編號07。進程訪問磁盤的物理地址可以用鍵盤輸入的方法模擬得到。圖32是“接收請求”進程的模擬算法。在實際的系統(tǒng)中必須把等待訪問磁盤的進程排入等待列隊，由于本實驗?zāi)M驅(qū)動調(diào)度，為簡單起見，在實驗中可免去隊列管理部分，故設(shè)計程序時可不考慮“進程排入等待隊列”的工作。（3）“驅(qū)動調(diào)度”進程的功能是查“請求I/O”表，當(dāng)有等待訪問磁盤的進程時，按電梯調(diào)度算法從中選擇一個等待訪問者，按該進程指定的磁盤物理地址啟動磁

5、盤為其服務(wù)。對移動臂磁盤來說，驅(qū)動調(diào)度分移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。電梯調(diào)度算法的調(diào)度策略是與移動臂的移動方向和移動臂的當(dāng)前位子有關(guān)的，所以每次啟動磁盤時都應(yīng)登記移動臂方向和當(dāng)前位子。電梯調(diào)度算法是一種簡單而實用的驅(qū)動調(diào)度方法，這種調(diào)度策略總是優(yōu)先選擇與當(dāng)前柱面號相同的訪問請求，從這些請求中再選擇一個能使旋轉(zhuǎn)距離最短的等待訪問者。如果沒有與當(dāng)前柱面號相同的訪問請求，則根據(jù)移臂方向來選擇，每次總是沿臂移動方向選擇一個與當(dāng)前柱面號最近的訪問請求，若沿這個方向沒有訪問請求時，就改變臂的移動方向。這種調(diào)度策略能使移動臂的移動頻率極小，從而提高系統(tǒng)效率。用電梯調(diào)度算法實現(xiàn)驅(qū)動調(diào)度的模擬算法如圖33。 開始有請求

6、？輸入：進程名物理地址進程排入等待隊列登記“請求I/O表返回是否 圖 32 “接收請求”模擬算法（4）圖31中的初始化工作包括，初始化“請求I/O”表，置當(dāng)前移臂方向為里移；置當(dāng)前位置為0號柱面，0號物理記錄。程序運行前可假定“請求I/O”表中已經(jīng)有如干個進程等待訪問磁盤。在模擬實驗中，當(dāng)選中一個進程可以訪問磁盤時，并不實際地啟動磁盤，而用顯示：“請求I/O”表；當(dāng)前移臂方向；當(dāng)前柱面號，物理記錄號來代替圖33中的“啟動磁盤”這項工作開始查”請求I/O表”否是有等待訪問者?有與當(dāng)前柱面號相同的訪問者?否是返回選擇能使旋轉(zhuǎn)距離最短的訪問者當(dāng)前移臂方向是向里移?否是有比當(dāng)前柱面號大的訪問請求?有比

7、當(dāng)前柱面號小的訪問請求?否是是置當(dāng)前移臂方向為向里移置當(dāng)前移臂方向為向外移從大于當(dāng)前柱面號的訪問請求中選擇一個最小者從大于當(dāng)前柱面號的訪問請求中選擇一個最小者添加當(dāng)前位置：柱面號；物理記錄號啟動磁盤，被選中者退出“請求I/O表”圖3-3 電梯調(diào)度模擬算法返回五、源程序#include"stdio.h" #include"stdlib.h" #include"conio.h" #include"string.h" #define M 20 typedef struct PCB char procM;/進程名 int

8、cylinder_num;/柱面號 int track_num;/磁道號 int phy_num;/物理記錄號 struct PCB *next; PCB; PCB *head=NULL; int direction ;/定義方向，1為up，-1為down PCB *h=NULL; /存放當(dāng)前運行中的進程的信息void init () /初始化當(dāng)前進程 h=(PCB *)malloc(sizeof(PCB); direction=1; strcpy(h->proc,"p"); h->cylinder_num = 0; h->track_num= 0; h-

9、>phy_num= 0; /模擬記錄當(dāng)前運行進程void current_process(PCB *Q) strcpy(h->proc,Q->proc); h->cylinder_num = Q->cylinder_num; h->track_num=Q->track_num; h->phy_num=Q->phy_num; /插入函數(shù)void insert(PCB *p) PCB *q; q=head; if(head=NULL) head=p; else for(q=head;q->next!=NULL;q=q->next);

10、 p->next=q->next; q->next=p; void out_info() /輸出進程的信息 printf("n"); printf(" 進程名 柱面號 磁道號 物理記錄號 方向 n"); printf(" n"); printf(" %s t%d t%d t%d",h->proc,h->cylinder_num,h->track_num,h->phy_num); void output() PCB *p; p=head; printf("進程名柱面

11、號 磁道號 物理記錄號n"); if(p=NULL) printf("-*進程表為空,接收請求或按'n'退出*-n"); else while(p!=NULL) printf("%s t%d t%d t%dn",p->proc,p->cylinder_num,p->track_num,p->phy_num); p=p->next; /初始化I/O請求表void create_PCB() PCB *p,*q; q=head; int i,n; printf("n"); printf

12、("請輸入I/O進程表中進程等待的個數(shù)：n"); printf("n"); scanf("%d",&n); printf("請依次輸入進程的相關(guān)信息: （用空格分隔）n"); printf("n"); printf("進程名，柱面號，磁道號，物理記錄號n"); for(i=1;i<=n;) i+; /printf("請輸入第%d個進程的信息:n",i); p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB); scanf("%s&

13、quot;,&p->proc); scanf("%d",&p->cylinder_num); scanf("%d",&p->track_num); scanf("%d",&p->phy_num); p->next=NULL; insert(p); printf("n"); /接受請求模塊void Receive_requests() PCB *p; int i,n,m; printf("請輸入一個值: n"); printf(&quo

14、t;1.<接收請求> n"); printf("0.<繼續(xù)執(zhí)行> n"); scanf("%d",&i); if(i=1) printf("正在運行的進程為：n"); printf("n"); /*if(direction=1) /啟動磁盤 out_info(); printf(" upn"); printf("n"); if(direction=-1) out_info(); printf(" downn");

15、printf("n"); */ printf("n"); printf("接受請求前的等待進程表為n"); output(); printf("請輸入接受等待進程數(shù)量n"); scanf("%d",&n); printf("請依次輸入進程的信息n"); printf("進程名，柱面號，磁道號，物理記錄號n"); for(m=1;m<=n;m+) p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB); scanf("%s"

16、,&p->proc); scanf("%d",&p->cylinder_num); scanf("%d",&p->track_num); scanf("%d",&p->phy_num); p->next=NULL; insert(p); printf("接受請求后的等待進程表為：n"); printf("n"); output(); else printf("沒有接受進程，繼續(xù)往下運行程序n"); /電梯調(diào)度算法v

17、oid lift() int min,cha,max; PCB *p,*q,*B;/p為指要刪除的節(jié)點，q為查找的節(jié)點，B指向要刪除節(jié)點的前一個節(jié)點 q=head; if(q!=NULL) while(q!=NULL)&&(q->cylinder_num!=h->cylinder_num)/找到第一個相同的柱面號 q=q->next; if(q=NULL)/沒有柱面號相同的等待進程 q=head; if(direction=1)/當(dāng)前移臂方向up while(q!=NULL)&&(q->cylinder_num <h->cyl

18、inder_num) q=q->next; if(q=NULL)/沒有比當(dāng)前柱面號大的等待進程 direction=-1;/置當(dāng)前移臂方向為外移 q=head;/從小于當(dāng)前柱面號的訪問中選擇一個最大的,p指向p=q; max=q->cylinder_num; q=q->next; while(q!=NULL) if(max<q->cylinder_num) max=q->cylinder_num; p=q;/p指向最大的節(jié)點 q=q->next; else/有大于當(dāng)前柱面號的等待進程 min=q->cylinder_num; p=q; q=q-&

19、gt;next; while(q!=NULL)/大于當(dāng)前柱面號并且小于指定最小的節(jié)點時 if(h->cylinder_num<q->cylinder_num)&&(q->cylinder_num<p->cylinder_num) min=q->cylinder_num; p=q;/p指向最小的節(jié)點 q=q->next; else/當(dāng)前移臂方向向外 while(q!=NULL)&&(q->cylinder_num >h->cylinder_num) q=q->next; if(q=NULL)/

20、沒有比當(dāng)前柱面號小的請求 direction=1; q=head;/從大于當(dāng)前柱面號的訪問中選擇一個最小的,p指向 p=q; min=q->cylinder_num; q=q->next; while(q!=NULL) if(min>q->cylinder_num) min=q->cylinder_num; p=q;/p指向最小的節(jié)點 q=q->next; else/有比當(dāng)前柱面號小的請求進程 max=q->cylinder_num; p=q; q=q->next; while(q!=NULL)/從小當(dāng)前柱面號訪問進程中選擇一個最大的，用p指向

21、if(p->cylinder_num<q->cylinder_num&&q->cylinder_num<h->cylinder_num) max=q->cylinder_num; p=q;/p指向最大的節(jié)點 q=q->next; /else/有比當(dāng)前柱面號小的請求進程 /else/當(dāng)前移臂方向向外 /if(q=NULL)/沒有柱面號相同 else/有柱面號相同的等待進程 min=q->phy_num-h->phy_num;/第一個相同柱面號設(shè)為最小值 p=q;/指向最小的節(jié)點，旋轉(zhuǎn)距離最短的訪問者 if(min<

22、0) min=-min; q=q->next; while(q!=NULL) if(q->cylinder_num=h->cylinder_num)/有柱面號相同 cha=q->phy_num-h->phy_num; if(cha<0) cha=-cha; if(min>cha)/有更小的節(jié)點，旋轉(zhuǎn)距離最短的訪問者 min=cha; p=q;/指向最小的節(jié)點 q=q->next; /while查找 /else current_process(p);/保留選中的進程 if(direction=1) /啟動磁盤 printf("被選中的等待

23、進程為：n"); printf("n"); out_info(); printf(" upn"); printf("n"); if(direction=-1) printf("被選中的等待進程為：n"); printf("n"); out_info(); printf(" downn"); printf("n"); if(p=head) head=p->next; else B=head; while(B->next!=p)/找到要刪

24、除進程的前一個節(jié)點 B=B->next; B->next=p->next;/被選中者退出I/O請求表 /if(q!=NULL)結(jié)束 else printf("請求進程表為空,接收請求或退出n"); /電梯調(diào)度算法結(jié)束void main()/主函數(shù) system("cls"); char go='y' float number; init(); printf(" -*執(zhí)行驅(qū)動調(diào)度*-n"); printf(" -*當(dāng)前運行進程為*-n"); out_info(); printf(" upn"); printf(" -*創(chuàng)建I/O請求進程等待表*-n"); create_PCB(); /創(chuàng)建進程鏈表 printf("n"); printf("I/O請求進程等待表為：n"); printf("n"); output(); while(go='y'|go!='n') printf("n&qu