電子科大計算機操作系統(tǒng)試驗報告級

1、電 子 科 技 大 學實驗報告學生姓名：鄲縣LBJ 學號：指導教師：溫柔可愛的劉杰彥實驗地點：主樓 A2-413實驗時間：2021年4月22日上午一、實驗室名稱：計算機學院主樓機房二、實驗工程名稱：進程與資源治理實驗分工：鄲縣LBJ進程治理設計鄲縣小胖子資源治理設計鄲縣威斯布魯克 進程調(diào)度與時鐘中斷設計三、實驗學時：2四、實驗原理：此處的實驗原理在指導書上非常豐富,因此不照搬過來,主要寫出所要使用到知 識點,具體實現(xiàn)過程中的原理分析見報告第八局部“實驗步驟處.一總體設計系統(tǒng)總體架構如圖1所示,最右邊局部為進程與資源治理器,屬于操作系統(tǒng)內(nèi)核的 功能.要求能夠設計與實現(xiàn)一個簡單的進程與資源治理器,

2、 具有如下功能：完成進程創(chuàng) 建、撤銷和進程調(diào)度；完成多單元multi_uNt 資源的治理；完成資源的申請和釋放； 完成錯誤檢測和定時器中斷功能.圖1系統(tǒng)總體結構二Test shell 設計應具有的功能：1、從終端或者測試文件讀取命令；2、將用戶需求轉(zhuǎn)換成調(diào)度內(nèi)核函數(shù)即調(diào)度進程和資源治理器；3、在終端或輸出文件中顯示結果：如當前運行的進程、錯誤信息等.三進程治理設計1、進程狀態(tài)與操作2、進程限制塊結構PCB3、主要函數(shù)：創(chuàng)立進程、撤銷進程四資源治理設計1、主要數(shù)據(jù)結構RCB2、請求資源3、釋放資源五進程調(diào)度與時鐘中斷設計關鍵：使用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度策略,在同一優(yōu)先級內(nèi)使用時間片輪轉(zhuǎn)算法.參考

3、課上ppt :五、實驗目的：設計和實現(xiàn)進程與資源治理,并完成 Test shell的編寫,以建立系統(tǒng)的進程治理、 調(diào)度、資源治理和分配的知識體系,從而加深對操作系統(tǒng)進程調(diào)度和資源治理功能的宏 觀理解和微觀實現(xiàn)技術的掌握.六、實驗內(nèi)容：設計與實現(xiàn)一個簡單的進程與資源治理器,要求具有如下功能：完成進程創(chuàng)立、撤銷和進程調(diào)度；完成多單元multi_uNt資源的治理；完成資源的申請和釋放；完成錯誤檢測和定時器中斷功能.通過編寫測試腳本test shell 來完成對進程與資源治理器的測試.七、實驗環(huán)境設備、元器件：Windows 7、Visual Studio 2021八、實驗步驟：一系統(tǒng)功能需求分析：二

4、總體框架設計：1、具體原理和總體工作流程分析：首先,通過test shell從測試文件中讀入各種命令.然后,對命令進行分析,將用戶的需求轉(zhuǎn)換成調(diào)度內(nèi)核函數(shù),也就是說,通過調(diào)度 進程和資源治理器,實現(xiàn)創(chuàng)立進程、撤銷進程、進程調(diào)度、對資源進行治理、申請和釋 放資源、檢測錯誤和定時器中斷等功能,從而模擬一個操作系統(tǒng)對進程進行調(diào)度和對資 源進行治理的過程.最后,在終端或者輸出文件中,把一系列操作后的結果顯示出來, 包括當前運行的 進程、錯誤信息等.2、相關方法和算法：（1） C語言中的結構struct ,用來實現(xiàn)PCB RC理（2） C語言中的指針、鏈表操作,用來實現(xiàn)將 PCBffi RCBto入隊列

5、尾部、從隊列 中刪除、轉(zhuǎn)移至阻塞隊列等操作,以及進程的調(diào)度執(zhí)行等.本實驗中我們采 用的帶頭結點的鏈表來實現(xiàn)各種操作.（3） 基于優(yōu)先級的調(diào)度算法、時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法、搶占式調(diào)度算法的綜合應用.3、模塊調(diào)用關系：本實驗中,我們組共編寫了三個頭文件、和四個源文件、,因此可以分 為主函數(shù)設計模塊、進程治理設計模塊、資源治理設計模塊和test shell 設計模塊.在主函數(shù)模塊中,需要調(diào)用其他三個模塊,如創(chuàng)立進程、展示父子子進程等操作, 需要調(diào)用進程治理設計模塊；調(diào)度算法的執(zhí)行、展示各種隊列等,需要調(diào)用test shell 設計模塊；在進程治理設計模塊中,像銷毀 PC巡操作,需要執(zhí)行對RC由勺釋放,那

6、么需調(diào)用 test shell 設計模塊；在資源治理設計模塊中,提供一些最小的操作,不調(diào)用其他模塊；在test shell 設計模塊中,設計到對資源和進程的各種操作,需要調(diào)用資源治理 設計模塊和進程治理設計模塊.三進程治理設計模塊詳細設計本局部我負責實現(xiàn)我們的方案是在在進程治理設計模塊中,實現(xiàn)關于進程的各種最根底的結構和操作,具體包括：實現(xiàn)PC琢構體、PC琬表、PCB?節(jié)點鏈表；實現(xiàn)對PC琬表的初始化、對子節(jié)點鏈表的初始化、新建 PCB對PCBg表中進行 刪除、插入、移除不free 、從等待和阻塞隊列中獲取 PCBB知、打印當前PC改 節(jié)點、打印當前PC改節(jié)點、?T印當前PCBf節(jié)點鏈表、插入

7、子隊列的尾部、從子隊列 尾部刪除.1、進程狀態(tài)與操作(1)進程狀態(tài)共ready/running/blocked三種狀態(tài),通過結構struct實現(xiàn),代碼如下：struct int running ;int blocked ; int ready ;1、 pcb_status ;mytest2 可執(zhí)行文件,結果如下：由此可以看出,在“ while (j ) 處進入死循環(huán),程序的第二條輸出語句不會被執(zhí) 行.2、先關閉bochs和虛擬機,再右鍵,選擇 debugger,點擊start ,在console界面輸 入c后回車,在display界面中再次輸入./mytest2 ,運行之前寫好分程序,再回到

8、console界面進行Ctrl+c 操作：3、在限制窗口中輸入sreg命令,查看段的具體信息.根據(jù)ds段的信息是可以確定索 引號為標藍的13位,即索引號為02H, TI為標紅的1位,對應TI=1,因此可知段 描述符放在LDT中,并且為LDT表的第三項.0x0017=0000 0000 0001 0 111B4、查看LDTRU存器,其中存放了 LDT在GDT勺位置,可知索引號為標藍的13位,即 索引為0DH表示LDT起始地址存放在GDT勺第14項.0x0068=0000 0000 0110 1 000B5、查看GDTFW存器,其中存放了 GDTS內(nèi)存中的起始地址 5CB8H6、由上圖可知,GDT

9、&內(nèi)存中的起始地址為5CB8H由于每一個段描述符由8個字節(jié) 組成,那么LDT的首地址為：(GDTR +0x0D*8 = 0x5CB8 + 0x0D*8 = 0x5D20執(zhí)行xp /2w 0x5cb8+0x0d*8 ,查看GDT對應的表項,得到LDT段描述符：根據(jù)原理中的數(shù)據(jù)結構,由上圖可知 LDT的基址為：0x00fd92d0.7、由于段描述符在LDT表中的偏移量為2,所以執(zhí)行xp/2w 0x00fd92d0+2*8 ,查看 LDT中第3項段描述符,即ds段的描述符信息,應與ds存放器(dl、dh)中的數(shù) 值完全相同,比擬見下列圖：與此同時,根據(jù)原理中的數(shù)據(jù)結構和表項,由上圖計算出DS

10、段基址為0x1000 0000,與用sreg得到信息一致：8、程序運行顯示j的偏移地址為0x3004：,換算為二進制,并根據(jù)10-10-12比特進行劃分：0001 0000 00 00 0000 0011 0000 0000 0100 B可知頁目錄索引為1000000R即64;頁表索引為11b,即3;頁內(nèi)偏移為100B, 即4.9、使用creg查看存放器CR3值為0,即頁目錄表的起始地址為0.使用 xp /w 64*4 ,查看 PDE為 0x00fa6027,0x00fa6027 = 0000 0000 1111 1010 0110 0000 0010 0111 B將標紅的為20位下一級索引,

11、左移12位,得到下一級索引為0x00fa6000:10、 執(zhí)行 xp /w 0x00fa6000+3*4 ,查看 PTE為 0x00fa3067 :同理,下一級索引為 0x00fa3000,得到物理地址為0x00fa3000+4.11、 使用xp /w 0x00fa3000+4,內(nèi)容為0x00123456,與C語言源程序中為J設置的 值相同：12、 執(zhí)行setpmem 0x00fa3004 4 0,設置0x00fa5004開始的四個字節(jié)均為 0,并檢查是否成功：由上圖可知,設置成功.13、 在Console輸入c繼續(xù)運行程序,在Display顯示程序正常結束,實驗成功：一、實驗數(shù)據(jù)及結果分析：修改j的值為0后,再運行程序,程序可以正常結束,顯示“program terminated normally! ,實驗成功每一步的具體分析及原理見報告第八局部,圖文并茂,非 常漂亮.二、實驗結論：通過本次實驗,結合計算機尋址過程、頁式地址轉(zhuǎn)換過程、計算機各種存放器的用 法等知識,成功尋找到變量的存儲位置,并對變量的值進行修改,從而使程序可以正常 結束,成功地完成了實驗要求.三、總結及心得體會：一通過這次實驗接觸到了使用