操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書徐軍利編寫武漢工業(yè)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系2009年8月實(shí)驗(yàn)一進(jìn)程管理1 目的和要求通過實(shí)驗(yàn)理解進(jìn)程的概念，進(jìn)程的組成（PCB結(jié)構(gòu)），進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行和操作系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)程管理的相關(guān)原語（主要是進(jìn)程的創(chuàng)建、執(zhí)行、撤消）。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用 C 語言編程模擬進(jìn)程管理，至少要有：創(chuàng)建新的進(jìn)程；查看運(yùn)行進(jìn)程；換出某個(gè)進(jìn)程；殺死運(yùn)行進(jìn)程以及進(jìn)程之間通信等功能。3實(shí)驗(yàn)環(huán)境 Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實(shí)驗(yàn)提示PCB結(jié)構(gòu)通常包括以下信息：進(jìn)程名，進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，輪轉(zhuǎn)時(shí)間片，進(jìn)程所占用的CPU時(shí)間，進(jìn)程的狀態(tài)，當(dāng)前隊(duì)列指針等。可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同，PCB結(jié)構(gòu)的內(nèi)容可以作適當(dāng)?shù)脑鰟h。主體程序#inc

2、lude ""#include ""#include "" struct PCB_type int pid;int priority;int cputime;struct PCB_type neicun20;int shumu=0,pid_l;main()int n,m,i; char a;n=1;while(n=1)clrscr();printf("n*”printf("n*進(jìn)程演示系統(tǒng)printf("n*”printf("n1.創(chuàng)建新的進(jìn)程2.查看運(yùn)行進(jìn)程printf("n3.換出

3、某個(gè)進(jìn)程4.殺死運(yùn)行進(jìn)程printf("n5.進(jìn)程之間通信6.退出系統(tǒng)printf("n*”printf("n 請(qǐng)選擇(1 6)");a=getchar();switch(a) case'1':create( );break;case'2':run( ); /* 自定義過程*/break;case'3':huanchu(); /* 自定義過程*/break;case'4':kill( );break;case'5':tongxun( ); /* 自定義過程*/break;ca

4、se'6': exit(0);default: n=0;create( ) /* 創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程的示例(不完整的程序)*/if(shumu>=20)printf("n 內(nèi)存已滿，請(qǐng)先結(jié)束或換出進(jìn)程n"); elseprintf("n 請(qǐng)輸入新進(jìn)程的pidn");scanf（"%d",&neicunshumu-1.pid）;printf（"n 請(qǐng)輸入新進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)n"）;scanf（"%d",&neicunshumu-1.youxian）;printf（&quo

5、t;n 請(qǐng)輸入新進(jìn)程的大小n"）;scanf（"%d",&neicunshumu-1.daxiao）;shumu+;5實(shí)驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果*進(jìn)程演示系統(tǒng)*1.創(chuàng)建新的進(jìn)程2.查看運(yùn)行進(jìn)程3.換出某個(gè)進(jìn)程4.殺死運(yùn)行進(jìn)程5.進(jìn)程之間通信6.退出系統(tǒng)*請(qǐng)選擇（16）然后根據(jù)你選擇的不同，出現(xiàn)不同的結(jié)果。6. 實(shí)驗(yàn)要：1）上機(jī)前認(rèn)真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2） 上機(jī)時(shí)獨(dú)立調(diào)試程序3） 根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要，填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告（包括目的和要、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)計(jì)思想、源程序、實(shí)例運(yùn)行結(jié)果、總結(jié)）。實(shí)驗(yàn)二進(jìn)程調(diào)度1 目的和要通過這次實(shí)驗(yàn)，理解進(jìn)

6、程調(diào)度的過程，進(jìn)一步掌握進(jìn)程狀態(tài)的轉(zhuǎn)變、進(jìn)程調(diào)度的策略，進(jìn)一步體會(huì)多道程序并發(fā)執(zhí)行的特點(diǎn)，并分析具體的調(diào)度算法的特點(diǎn)，掌握對(duì)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)方法。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容閱讀教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第二章和第三章，掌握進(jìn)程管理及調(diào)度相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的輪轉(zhuǎn)法調(diào)度過程，模擬程序只對(duì)PCB 進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度 模擬操作，不需要實(shí)際程序。假設(shè)初始狀態(tài)為：有n 個(gè)進(jìn)程處于就緒狀態(tài)，有 m 個(gè)進(jìn)程處于阻塞狀態(tài)。采用輪轉(zhuǎn)法進(jìn)程調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度（調(diào)度過程中，假設(shè)處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程不會(huì)阻塞）， 且每過 t 個(gè)時(shí)間片系統(tǒng)釋放資源，喚醒處于阻塞隊(duì)列隊(duì)首的進(jìn)程。程序要求如下：1）輸出系統(tǒng)中進(jìn)程的調(diào)度次序；2）計(jì)算CPU利用

7、率。3實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實(shí)驗(yàn)提示用 C 語言實(shí)現(xiàn)提示：1）程序中進(jìn)程可用PCB表示，其類型描述如下： struct PCB_typeint pid ; 實(shí)驗(yàn)要求：1） 上機(jī)前認(rèn)真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2） 上機(jī)時(shí)獨(dú)立調(diào)試程序3） 根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求，填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告（包括目的和要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)計(jì)思想、源程序、實(shí)例運(yùn)行結(jié)果、總結(jié)）。4） 測(cè)試用數(shù)據(jù)：n=2m=3t=5dispath()算法流程圖:beginuse_cpu=0 x=0unuse_cpu=0/*use_cpu中記錄CPU運(yùn)行時(shí)間/*unuse_cpu中記錄

8、CPU空閑時(shí)間是實(shí)驗(yàn)三可變分區(qū)存儲(chǔ)管理1 目的和要求通過這次實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)內(nèi)存管理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步掌握內(nèi)存的分配、回收算法的思想。2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容閱讀教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四章，掌握存儲(chǔ)器管理相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分區(qū)法存儲(chǔ)管理。內(nèi)存空閑區(qū)使用自由鏈管理， 采用最壞適應(yīng)算法從自由鏈中尋找空閑區(qū)進(jìn)行分配，內(nèi)存回收時(shí)假定不做與相鄰空閑區(qū)的合并。假定系統(tǒng)白內(nèi)存共640K,初始狀態(tài)為操作系統(tǒng)本身占用 64K。在t1時(shí)間之 后，有作業(yè)A、B、C、D分別請(qǐng)求8K、16K 64K、124K的內(nèi)存空間；在t2時(shí)間 之后，作業(yè)C完成；在t3時(shí)間之后，作業(yè)E請(qǐng)求50K的內(nèi)存空間；在t4時(shí)間之 后， 作業(yè)

9、D 完成。 要求編程序分別輸出t1 、 t2、 t3、 t4 時(shí)刻內(nèi)存的空閑區(qū)的狀態(tài)。3實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實(shí)驗(yàn)提示用 C 語言實(shí)現(xiàn)提示：1. 程序中自由鏈隊(duì)列的結(jié)點(diǎn)類型可描述如下：struct freelinkint len, address; /* len 為分區(qū)長度/* address 為分區(qū)起始地址 struct freelink *next;內(nèi)存占用區(qū)用鏈表描述，其結(jié)點(diǎn)類型描述如下：struct busylinkchar name; /* 作業(yè)或進(jìn)程名name=' S表示OS占用int len , address;struct busylink

10、*next; 并設(shè)全程量：struct freelink *free_head=NULL; 計(jì)子函數(shù)：void start(void); /* 設(shè)置系統(tǒng)初始狀態(tài)*/ struct freelink * p;struct busylink *q;free_head=(struct freelink*)malloc(sizeof(struct freelink);free_head->next=NULL; 計(jì)主函數(shù)：main() start();past(t1);requireMemo( A ,r8e)q; uireMemo( B ,16);requireMemo( C ,64); requ

11、ireMemo( D ,124);printlink();past(t2);freeMemo( C );printlink();past(t3);requireMemo( E ,50);printlink();freeMemo( D );printlink();5. 實(shí)驗(yàn)要求：1) 上機(jī)前認(rèn)真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2) 上機(jī)時(shí)獨(dú)立調(diào)試程序3) 根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求，填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告(包括目的和要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、設(shè)計(jì)思想、源程序、實(shí)例運(yùn)行結(jié)果、總結(jié)）requireMemo(char name, int require)流程圖如下:endbeginp=(st

12、ruct busylink*)malloc( );p->name=name;p->address=free_head->next->address;p->len=require; p->next=NULLbusytail->next=p;busy tail=p;w->address=w->address+require;w->len=w->len-require;u=free_head;v=riee_head->nexl;endfreeMemo(char name)流程圖如下:,name)實(shí)驗(yàn)四頁式虛擬存儲(chǔ)管理頁面置換算法

13、1 .目的和要求存儲(chǔ)管理的主要功能之一是合理的分配空間。請(qǐng)求頁式管理是一種常用的虛 擬存儲(chǔ)管理技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)的目的是：通過編寫和調(diào)試請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理中頁面置 換算法的模擬程序以加深對(duì)存儲(chǔ)管理方案的理解，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，掌 握請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理的頁面置換方法。2 .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容閱讀教材計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)第四章，掌握存儲(chǔ)器管理相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實(shí)現(xiàn)頁式虛擬存儲(chǔ)管理的最佳頁面置換算法。前提：(1)頁面分配采用固定分配局部置換。(2)作業(yè)的頁面走向和分得的物理塊數(shù)預(yù)先指定?？梢詮逆I盤輸入也可以 從文件讀入。(3)置換算法的置換過程輸出可以在顯示器上也可以存放在文件中，但必 須清晰可讀，便于檢驗(yàn)。

14、3 .實(shí)驗(yàn)環(huán)境Windows操作系統(tǒng)、VC+C語言4 .實(shí)驗(yàn)提示(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要模擬實(shí)現(xiàn)某一個(gè)置換算法，有如下一些對(duì)象需要用相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述：作業(yè)的頁面走向(執(zhí)行過程中對(duì)頁面的訪問順序)。可以用數(shù)組也可以 用字符串。如果用數(shù)組，則頁面走向的長度受數(shù)組長度限制，如果用字 符申，則需要將字符串進(jìn)行解析，將字符串經(jīng)過解析處理后變成一個(gè)貢面的排列順序?？紤]最佳置換算法（向前看”）和其他置換算法（向后 看了的特點(diǎn)。頁框（作業(yè)分得的物理塊）。由于作業(yè)分得的物理塊數(shù)在置換算法執(zhí)行 之前已經(jīng)確定，可以用一些比較簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在綜合置換算法 的原理，可以靈活采用相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（如隊(duì)列、數(shù)組、堆棧） ，

15、盡可 能使程序的時(shí)間復(fù)雜度最低。采用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還要配合在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 上的相應(yīng)操作才行。（2）功能模塊劃分大體上可以將整個(gè)程序的模塊劃分成如下幾個(gè)部分：1）主模塊：主要是初始化、界面和模塊調(diào)用。2）頁面走向輸入模塊。（從鍵盤讀入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)㈨撁孀呦驅(qū)懭胛募?）置換算法模塊。*判斷模塊。決定換出哪一塊。每一種置換算法對(duì)應(yīng)一種判斷算法。* 調(diào)整模塊。根據(jù)判斷模塊的結(jié)果，調(diào)整作業(yè)分得物理塊集合中 邏輯頁面的情況。* 置換過程輸出模塊（在顯示器上顯示或?qū)懭胛募?。該模塊每 發(fā)生一次置換，由置換算法模塊調(diào)用一次。* 除此之外，有些反復(fù)執(zhí)行的操作考慮用過程或函數(shù)實(shí)現(xiàn)?？偠灾?整個(gè)程序應(yīng)該結(jié)構(gòu)清晰，界

16、面友好，可讀性好，易調(diào)試，易擴(kuò)充，易維護(hù)。5.實(shí)驗(yàn)要求：1）上機(jī)前認(rèn)真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2）上機(jī)時(shí)獨(dú)立調(diào)試程序3）根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求，填寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告（包括目的和要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí) 驗(yàn)環(huán)境、設(shè)計(jì)思想、源程序、實(shí)例運(yùn)行結(jié)果、總結(jié)）。實(shí)驗(yàn)五用戶接口實(shí)驗(yàn)1 .目的和要求通過上機(jī)操作的實(shí)踐理解操作系統(tǒng)的作業(yè)級(jí)接口，著重理解shell的作用和工作過程，通過編寫程序，在程序中調(diào)用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用來加深對(duì)程序級(jí)接 口的理解，著重理解系統(tǒng)調(diào)用的實(shí)現(xiàn)。2 .實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選做任意一個(gè)：能夠熟練使用Linux系統(tǒng)的鍵盤命令和X-window圖形界面，熟悉shell 編程語言，編寫一個(gè)簡單的 shell程序。指導(dǎo)學(xué)生在內(nèi)核文件中添加一 個(gè)自定義的系統(tǒng)調(diào)用（或者利用現(xiàn)有操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用），編程來調(diào)用自己設(shè)計(jì)（選定）的這系統(tǒng)調(diào)用。練習(xí)使用DOS的鍵盤命令，熟悉批處理編程的語法，編寫帶參數(shù)的簡單 批處理程序，通過使用 DOS的作業(yè)級(jí)接口（鍵盤命令）和 WINDOWS的 作業(yè)級(jí)接口（圖形界面）