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  • 为什么平均磁盘寻道时间是完整寻道时间的三分之一?(Why is average disk seek time one-third of the full...
    2021-07-16 02:02:54

    为什么平均磁盘寻道时间是完整寻道时间的三分之一?(Why is average disk seek time one-third of the full seek time?)

    考虑到磁盘性能,我已经阅读过很多书和论文,平均搜索时间大约是完整搜索时间的三分之一,但没有人真正提供任何解释。 这是从哪里来的?

    I have read in many books and papers, considering disk performance, that the average seek time is roughly one-third of the full seek time, but no one really offers any explanation about that. Where does this come from?

    原文:https://stackoverflow.com/questions/9828736

    更新时间:2020-01-09 20:34

    最满意答案

    平均值使用微积分进行数学计算。 我们使用非常基本的公式来计算平均值。

    平均寻道时间=(所有可能寻道时间的总和)/(可能寻道时间的总数)

    假定磁盘具有N个磁道,所以这些磁道的编号从1 ... N。在任何时间点磁头的位置可以是从0到N(包含)的任何值。 让我们说,磁头的初始位置在轨道'x'处,并且磁头的最终位置在轨道'y'处,以便x可以从0变化到N,并且y可以从0变化到N.

    根据我们对平均寻道时间的定义,我们可以这样说,

    平均寻道距离=(所有可能寻道距离之和)/(可能寻道距离的总数)

    按照x和y的定义,Total no。 (x = 0,N)SIGMA(y = 0,N)| xy | = INTEGRAL(x = 0,N)INTEGRAL(y = 0,N)| xy | dy dx

    为了解决这个问题,使用将表达式的模数分解为y = 0到x和y = x到N的技巧。然后求解x = 0到N.

    这出来是(N ^ 3)/ 3。

    平均搜索距离=(N ^ 3)/ 3 * N * N = N / 3

    平均寻道时间=平均寻道距离/寻道率

    如果从位置0到轨道N的寻道时间需要't'秒,则寻找速率= N / t

    因此,avg寻道时间=(N / 3)/(N / t)= t / 3

    参考:

    The average is calculated mathematically using calculus. We use the very basic formula for calculation of average.

    Average seek time = (Sum of all possible seek times)/(Total no. of possible seek times)

    The disk is assumed to have N number of tracks, so that these are numbered from 1...N The position of the head at any point of time can be anything from 0 to N (inclusive). Let us say that the initial position of the disk head is at track 'x' and the final position of the disk head is at track 'y' , so that x can vary from 0 to N and also, y can vary from 0 to N.

    On similar lines as we defined average seek time, we can say that,

    Average seek distance = (Sum of all possible seek distances)/(total no. of possible seek distances)

    By definition of x and y, Total no. of possible seek distances = N*N and Sum of all possible seek distances = SIGMA(x=0,N) SIGMA(y=0,N) |x-y| = INTEGRAL(x=0,N)INTEGRAL(y=0,N) |x-y| dy dx

    To solve this, use the technique of splitting modulus of the expression for y = 0 to x and for y = x to N. Then solve for x = 0 to N.

    This comes out to be (N^3)/3.

    Avg seek distance = (N^3)/3*N*N = N/3

    Average seek time = Avg seek distance / seek rate

    If the seek time for the from position 0 to track N takes 't' seconds then seek rate = N/t

    Therefore, avg seek time = (N/3)/(N/t) = t/3

    Reference:

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    import math
    import random
    import copy
    
    
    def alo_fcfs():
        print("您选择了FCFS算法,执行结果如下:")
        print("当前磁道号 下一磁道号 绝对差")
        print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(start_numer, disk_queue[0], abs(start_numer - disk_queue[0])))
        sum_distance = abs(start_numer - disk_queue[0])
        for i in range(disk_queue_length - 1):
            sum_distance = sum_distance + abs(disk_queue[i] - disk_queue[i + 1])
            print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(disk_queue[i], disk_queue[i + 1], abs(disk_queue[i] - disk_queue[i + 1])))
        print('{:6d}       {}    {}'.format(disk_queue[i], "None", "None"))
        print('寻道序列总长{:d},FCFS算法的平均寻道长度为{:.2f}'.format(sum_distance, sum_distance / (disk_queue_length + 1)))
    
    
    def alo_sstf():
        print("您选择了SSTF算法,执行结果如下:")
        print("当前磁道号 下一磁道号 绝对差")
        sum_distance = 0
        last_number = start_numer
        temp_queue = copy.deepcopy(disk_queue)
        while len(temp_queue) > 0:
            index = 0
            min_diff = 0x3f3f3f3f
            for i in range(len(temp_queue)):
                if abs(temp_queue[i] - last_number) < min_diff:
                    index = i
                    min_diff = abs(temp_queue[i] - last_number)
            print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(last_number, temp_queue[index], min_diff))
            last_number = temp_queue[index]
            sum_distance = sum_distance + min_diff
            temp_queue.pop(index)
        print('{:6d}       {}    {}'.format(last_number, "None", "None"))
        print('寻道序列总长{:d},SSTF算法的平均寻道长度为{:.2f}'.format(sum_distance, sum_distance / (disk_queue_length + 1)))
    
    
    def cal(temp_queue, start_number, index, left1, left2, right1, right2, step1, step2):
        last_number = start_number
        print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(last_number, temp_queue[index], abs(last_number - temp_queue[index])))
        sum_distance = abs(last_number - temp_queue[index])
        last_number = temp_queue[index]
        for j in range(left1, right1, step1):
            print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(last_number, temp_queue[j], abs(last_number - temp_queue[j])))
            sum_distance = sum_distance + abs(last_number - temp_queue[j])
            last_number = temp_queue[j]
        for j in range(left2, right2, step2):
            print('{:6d}{:10d}{:8d}'.format(last_number, temp_queue[j], abs(last_number - temp_queue[j])))
            sum_distance = sum_distance + abs(last_number - temp_queue[j])
            last_number = temp_queue[j]
        print('{:6d}       {}    {}'.format(last_number, "None", "None"))
        print('寻道序列总长{:d},FCFS算法的平均寻道长度为{:.2f}'.format(sum_distance, sum_distance / (disk_queue_length + 1)))
    
    
    def alo_scan():
        print("您选择了SCAN算法,执行结果如下:")
        print("请继续选择当前磁头运动方向")
        print("由低到高请输入1")
        print("由高到低请输入2")
        last_number = start_numer
        direction_choice = int(input())
        temp_queue = copy.deepcopy(disk_queue)
        temp_queue.sort()
        print()
        print("当前磁道号 下一磁道号 绝对差")
        if direction_choice == 1:
            for j in temp_queue:
                if j > start_numer:
                    index = temp_queue.index(j)
                    break
            cal(temp_queue, start_numer, index, index + 1, index - 1, disk_queue_length, -1, 1, -1)
        elif direction_choice == 2:
            for j in range(disk_queue_length - 1, -1, -1):
                if temp_queue[j] < start_numer:
                    index = j
                    break
            cal(temp_queue, start_numer, index, index - 1, index + 1, -1, disk_queue_length, -1, 1)
    
    
    def alo_cscan():
        print("您选择了CSCAN算法,执行结果如下:")
        print("请继续选择当前磁头运动方向")
        print("由低到高请输入1")
        print("由高到低请输入2")
        last_number = start_numer
        direction_choice = int(input())
        temp_queue = copy.deepcopy(disk_queue)
        temp_queue.sort()
        print()
        print("当前磁道号 下一磁道号 绝对差")
        if direction_choice == 1:
            for j in temp_queue:
                if j > start_numer:
                    index = temp_queue.index(j)
                    break
            cal(temp_queue, start_numer, index, index + 1, 0, disk_queue_length, index, 1, 1)
        elif direction_choice == 2:
            for j in range(disk_queue_length - 1, -1, -1):
                if temp_queue[j] < start_numer:
                    index = j
                    break
            cal(temp_queue, start_numer, index, index - 1, disk_queue_length - 1, -1, index, -1, -1)
    
    
    if __name__ == "__main__":
        print("欢迎进入操作系统演示之磁盘寻道算法")
        print("现在开始数据初始化")
        print("请输入磁盘寻道序列长度(10-20,含端点):")
        disk_queue_length = int(input())
        if 10 <= disk_queue_length <= 20:
            print("输入成功!")
        else:
            print("您输入的磁盘寻道序列长度超出给定范围,请重新输入10-20(含端点)的数字:")
            print("请输入磁盘寻道序列长度(10-20,含端点):")
            disk_queue_length = int(input())
    
        disk_queue = []
        for k in range(disk_queue_length):
            disk_queue.append(random.randint(0, 200))
        start_numer = random.randint(0, 200)
        print()
        print('生成的磁盘寻道序列为:{}'.format(disk_queue))
    
        while True:
            print()
            print("请选择要执行的磁盘寻道算法:")
            print("选择FCFS请输入1")
            print("选择SSTF请输入2")
            print("选择SCAN请输入3")
            print("选择CSCAN请输入4")
            menu_choice = int(input())
            if menu_choice == 1:
                alo_fcfs()
            elif menu_choice == 2:
                alo_sstf()
            elif menu_choice == 3:
                alo_scan()
            elif menu_choice == 4:
                alo_cscan()
            else:
                print("您选择的不在范围内,请重新输入")
                print()
                continue
            print()
            print("继续尝试其他算法请输入1")
            print("更新数据请输入2")
            print("结束程序请输入3")
            end_choice = int(input())
            if end_choice == 1:
                continue
            elif end_choice == 2:
                print("现在开始更新数据")
                print("请输入更新的磁盘寻道序列长度(10-20,含端点):")
                disk_queue_length = int(input())
                if 10 <= disk_queue_length <= 20:
                    print("更新成功!")
                else:
                    print("您输入的磁盘寻道序列长度超出给定范围,请重新输入10-20(含端点)的数字:")
                    print("请输入磁盘寻道序列长度(10-20,含端点):")
                    disk_queue_length = int(input())
                disk_queue = []
                for k in range(disk_queue_length):
                    disk_queue.append(random.randint(0, 200))
                print()
                print('更新的磁盘寻道序列为:{}'.format(disk_queue))
                start_numer = random.randint(0, 200)
            else:
                print("程序退出成功!")
                break
    
    
    展开全文
  • 含本人实验报告,有具体流程图,实验课上写的,有更好的想法可以提出,大家一起学习,赚点积分不容易 C语言编写,调试过可运行,含实验...实验7,磁盘调度算法(一)——先来先服务(FCFS)和最短寻道时间优先(SSTF)
  • 四种寻道方式.cpp

    2015-12-29 13:31:12
    操作系统的课程设计,可以直接拿来用,比较完整,C++语言
  • 原创最近操作系统实习,敲了实现最短寻道优先(SSTF)——磁盘调度管理的代码。题目阐述如下:设计五:磁盘调度管理设计目的:加深对请求磁盘调度管理实现原理的理解,掌握磁盘调度算法。设计内容:通过编程实现不同...

    原创

    最近操作系统实习,敲了实现最短寻道优先(SSTF)——磁盘调度管理的代码。

    题目阐述如下:

    设计五:磁盘调度管理

    设计目的:

    加深对请求磁盘调度管理实现原理的理解,掌握磁盘调度算法。

    设计内容:

    通过编程实现不同磁盘调度算法。

    设定开始磁道号寻道范围,依据起始扫描磁道号和最大磁道号数,随机产生要进行寻道的磁道号序列。

    选择磁盘调度算法,显示该算法的磁道访问顺序,计算出移动的磁道总数和平均寻道总数。

    常用的磁盘调度算法简介如下,请在以下算法中任意选择两种实现,并对算法性能进行分析对比。

    1. 最短寻道优先算法SSTF:该算法选择这样的进程:其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近,以使每次的寻道时间最短。

    2. 扫描算法SCAN:该算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道间的距离,更优先考虑的是磁头当前的移动方向。

    例如,当磁头正在自里向外移动时,SCAN算法所考虑的下一个访问对象,应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外,又是距离最近的。

    这样自里向外地访问,直至再无更外的磁道需要访问时,才将磁臂换向为自外向里移动。

    3.循环扫描算法CSCAN:CSCAN算法规定磁头单向移动,例如,只是自里向外移动,当磁头移到最外的磁道并访问后,

    磁头立即返回到最里的欲访问的磁道,亦即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环,进行循环扫描。

    首先用 rand 函数随机产生磁道号序列,随机选择一磁道号为起点开始寻道。

    下一磁道满足在所有磁道中其离当前被访问磁道最近,可用一数组 num_track 存放其他磁道与当前被访问磁道的距离。

    在数组 num_track 筛选出数值最小(即离当前被访问磁道最近)的磁道,再以当前磁道为起点,继续计算其他未被访

    问磁道与其的距离,再从 num_track 中筛选出数值最小的的磁道来访问......

    #include#include#include#include

    #define MAX 50 //可访问的最大磁道号

    #define N 20 //磁道号数目

    int track[N]; //存放随机产生的要进行寻道访问的磁道号序列

    int num_track[N]; //记录其他磁道与当前被访问磁道的距离

    int total=0; //统计已被访问的磁道号数

    int all_track=0; //移动的磁道总数

    double aver_track; //平均寻道总数

    void SSTF(int order){ //order为track中当前被访问的磁道下标

    printf("%d",track[order]);

    num_track[order]=-1;

    total++; //已被访问磁道号+1

    if(total==N){return;

    }int i=0;for(i=0;i<=N-1;i++){ //计算其他磁道与当前被访问磁道的距离

    if(num_track[i]!=-1){

    num_track[i]=abs(track[order]-track[i]);

    }

    }int min=9999;intx;for(i=0;i<=N-1;i++){ //找出track中与当前被访问磁道距离最短的

    if(num_track[i]!=-1){if(num_track[i]

    min=num_track[i];

    x=i;

    }

    }

    }

    all_track+=abs(track[order]-track[x]); //计算当前被访问磁道与下一被访问磁道的距离

    SSTF(x);

    }intmain(){int i=0;

    srand(time(0));

    printf("磁道号序列为:");for(i=0;i<=N-1;i++){ //随机产生要进行寻道访问的磁道号序列

    track[i]=rand()%(MAX+1);

    printf("%d",track[i]);

    }

    printf("n");

    printf("寻道序列为:");

    SSTF(rand()%N); //随机选择起点磁道

    printf("n移动的磁道总数: %dn",all_track);

    printf("平均寻道总数: %0.2lf",(double)all_track/N);return 0;

    }

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    17:54:20

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  • 操作系统试验面置换算法先来先服务最短寻道优先答案参考.pdf操作系统试验面置换算法先来先服务最短寻道优先答案参考.pdf操作系统试验面置换算法先来先服务最短寻道优先答案参考.pdf操作系统试验面置换算法先来先服务...
  • //-----寻道序列。 double AverageDistance; //-----平均寻道长度 bool direction; //-----方向 true时为向外,false为向里 int BeginNum; //----开始磁道号。 int M; //----磁道数。 int N; //-----提出磁盘I/O...
    #include <stdio.h>
    #include <iostream>
    #include<stack>
    #include<queue>
    #include<cmath>
    #include<stdlib.h>
    #include<string.h>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    #include<cstdio>
    #include<iomanip>
    using namespace std;
    
    /*
    
    */
    
    const int MaxNumber=300;
    int  TrackOrder[MaxNumber];       //----初始序列 
    int  MoveDistance[MaxNumber];     //----移动距离;
    int  FindOrder[MaxNumber];        //-----寻道序列。
    double  AverageDistance;          //-----平均寻道长度
    bool direction;                   //-----方向   true时为向外,false为向里
    int BeginNum;                     //----开始磁道号。
    int M;                            //----磁道数。
    int N;                            //-----提出磁盘I/O申请的进程数
    int SortOrder[MaxNumber];         //----排序后的序列
    bool Finished[MaxNumber];            
    
    void input(){
    	cout<<"请输入磁道数:";
    	cin>>M;
    	cout<<"请输入提出磁盘I/O申请的进程数:";
    	cin>>N;
    	cout<<"请依次输入要访问的磁道号:";
    	for(int i=0;i<N;i++)
    		cin>>TrackOrder[i];
    	for(int j=0;j<N;j++)
    		MoveDistance[j]=0;
    	cout<<"请输入开始磁道号:";
    	cin>>BeginNum;
    	for(int k=0; k<N; k++)
    		Finished[k]=false;
    	for(int l=0;l<N;l++)
    		SortOrder[l]=TrackOrder[l];
    }
    
    //============FCFS,先来先服务=================================
    void FCFS()
    {
    	int temp;
    	temp=BeginNum;                                      
    	for(int i=0;i<N;i++)              
    	{
    		MoveDistance[i]=abs(TrackOrder[i]-temp);        //(1)请解释abs函数的作用 和此行代码的含义 
    		temp=TrackOrder[i];                             
    		FindOrder[i]=TrackOrder[i];                     //(2)请解释FindOrder最终存放的数据的含义 
    	}
    }
    
    //========SSTF,最短寻道法=============================
    
    void SSTF()
    {
    	int temp,n;
    	int A=M;
    	temp=BeginNum;
    	for(int i=0;i<N;i++){
    		for(int j=0;j<N;j++){              //(3) 请解释该for循环的作用 
    			if(abs(TrackOrder[j]-temp)<A&&Finished[j]==false){  
    				A = abs(TrackOrder[j]-temp);
    				n = j;                     //(4)请补充赋值号右侧的语句                
    			}
    		}
    		Finished[n] = true;
    		MoveDistance[i] = A;
    		temp = TrackOrder[n];
    		FindOrder[i] = TrackOrder[n];
    		A = M;
    	}
    }
    
    //=====================SCAN,扫描算法==========================
    void SCAN()
    {
        int direction,pos,temp;
        temp=BeginNum;
        sort(SortOrder,SortOrder+N);           //升序排序 
        cout<<"请选择开始方向:0向里,1向外";  //向里为延柱面号增加的方向 
        cin>>direction;
        
        for(int i=0;i<N;i++){                 // (5)请解释该for循环的作用 
        	if(SortOrder[i]>BeginNum){
        		pos = i;
    			break;	
    		}	
    	}
    	int k=0;
        if(!direction){
        	for(int i=pos;i<N;i++){
        		MoveDistance[k] = abs(SortOrder[i]-temp);
    			temp = SortOrder[i];
    			FindOrder[k]=SortOrder[i];
    			k++; 
    		}
    		for(int j=pos-1;j>=0;j--){    //调转方向 
    			MoveDistance[k] = abs(SortOrder[j]-temp);
    			temp = SortOrder[j];
    			FindOrder[k]=SortOrder[j];
    			k++; 
    		}
    	} else {
    		for(int i=pos-1;i>=0;i--){
        		MoveDistance[k] = abs(SortOrder[i]-temp);
    			temp = SortOrder[i];
    			FindOrder[k]=SortOrder[i];
    			k++; 
    		}
    		for(int j=pos;j<N;j++){                     //(6)请将该for循环的条件补充完整 
    			MoveDistance[k] = abs(SortOrder[j]-temp);
    			temp = SortOrder[j];
    			FindOrder[k]=SortOrder[j];
    			k++; 
    		}	
    	}	
    }
    
    //=================CSCAN,循环扫描算法=======================
    void CSCAN()
    {
    	int pos,temp,i;
        temp=BeginNum;
        sort(SortOrder,SortOrder+N);  
        for(i=0;i<N;i++){                 
        	if(SortOrder[i]>BeginNum){
        		pos = i;
    			break;	
    		}	
    	}
    	int k=0;   
        	for(int j=0;j<N;j++,i++){
    			if(i==N){i=0;}
        		MoveDistance[k] = abs(SortOrder[i]-temp);
    			temp = SortOrder[i];
    			FindOrder[k]=SortOrder[i];
    			k++; 
    		}
    }
     
    //========计算平均寻道时间==============
    void Count()
    {
    	double all=0;
    
    	for(int i=0;i<N;i++)
    	{all+=MoveDistance[i];}
    	all=all/N;
    		cout<<"平均寻道长度 "<<all<<endl;
    }
    //========输出函数================ 
    void Show()
    {
    	cout<<"============从"<<BeginNum<<"磁道开始=================";
    	cout<<endl;
    	cout<<"被访问的下一个磁道 "<<"              移动距离"<<endl;
    	for(int i=0;i<N;i++)
    	{
    		cout<<FindOrder[i]<<"               "<<MoveDistance[i]<<endl;
    	}
    }
    
    int main()
    {
    	int flag=1;
    	int s;
    	input();
    	while(flag==1)
    	{
    		cout<<"请选择寻道方式:"<<endl;
    		cout<<"1--先来先服务"<<endl;
    		cout<<"2--最短寻道优先"<<endl;
    		cout<<"3--扫描"<<endl;
    		cout<<"4--循环扫描"<<endl;
    		cin>>s;
    		switch(s){
    		    case 1:FCFS();Count();Show();break;
    			case 2:SSTF();Count();Show();break;
    			case 3:SCAN();Count();Show();break;
    			case 4:CSCAN();Count();Show();break;
    		}
    		cout<<"是否继续选择寻道算法?1--是;2--否";
    		cin>>flag;
    	}
    	system("pause"); 
    	return 0;
    }
    
    
    /*
    86 147 91 177 94 150 102 175 130
    */
    
    
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空空如也

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