模擬實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)(進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、文件管理)

1、數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院操作系統(tǒng)軟件工程系課程設(shè)計(jì)報(bào)告班 級(jí)： XXXXXXXX組長(zhǎng)學(xué)號(hào)：XXXXXXXX組長(zhǎng)姓名：XXXXXXXX指導(dǎo)教師：XXXXXXXX設(shè)計(jì)時(shí)間：XXXXXXXX摘要此次我們小組就之前在操作系統(tǒng)課上所學(xué)習(xí)到的知識(shí)以及原有的編程經(jīng)驗(yàn)，并參考課本上各種算法模式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)元素較為齊全的單用戶操作系統(tǒng)。此次課程設(shè)計(jì)報(bào)告主要由以下四部分組成：概要部分：大體說(shuō)明此次實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的作用以及性能課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求部分：主要闡述系統(tǒng)的主要功能模塊以及每個(gè)模塊計(jì)劃 采用的實(shí)現(xiàn)方法和原理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)：主要通過(guò)代碼的展示以及算法描述（包括自然語(yǔ)言以及流程圖） 描述主要模塊的實(shí)現(xiàn)流程。程序設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)：該部

2、分需要結(jié)合此次實(shí)踐周的尾聲，由學(xué)生負(fù)責(zé)操作并交 由任課老師驗(yàn)收關(guān)鍵詞：操作系統(tǒng)，文件系統(tǒng),目錄摘要 21 概要 42 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求43 系統(tǒng)設(shè)計(jì)53.1 進(jìn)程管理53.1.1 進(jìn)程設(shè)置53.1.2 進(jìn)程調(diào)度流程63.1.3 進(jìn)程調(diào)度算法-優(yōu)先級(jí)進(jìn)程調(diào)度算法（搶占式）73.1.4 進(jìn)程調(diào)度算法-時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法（RR） 83.2 存儲(chǔ)管理103.2.1 頁(yè)的設(shè)置103.2.2 頁(yè)查找流程113.2.3 頁(yè)置換策略流程圖123.2.4 頁(yè)置換策略先進(jìn)先出算法（FIFO ） 133.2.5 頁(yè)置換策略最近最久未使用算法（LRU） 143.2.6 頁(yè)置換策略最近最不常用算法（LFU） 163.

3、3 文件管理183.3.1 文件的設(shè)置183.3.2 創(chuàng)建文件和目錄193.3.3 顯示該目錄下的所有文件203.3.4 修改文件類型203.3.5 打開文件或文件夾方法213.3.6 文件或文件夾重命名223.3.7 刪除該目錄下某個(gè)文件223.3.8 刪除時(shí)釋放FAT 表的空間233.3.9 返回上一層目錄243.3.10 文件追加內(nèi)容243.3.11 追加內(nèi)容時(shí)修改FAT 表 253.3.12 打印 FAT 表內(nèi)容 253.3.13 根據(jù)絕對(duì)路徑尋找文件264 程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)271 概要操作系統(tǒng)是我們軟件工程系學(xué)生所要學(xué)習(xí)的重要學(xué)科，操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的整合與管理也是具有舉足輕重的

4、作用，是所有軟件與計(jì)算機(jī)硬件的唯一接口，所有的用戶在使用計(jì)算機(jī)時(shí)都會(huì)得到OS 提供的便捷服務(wù)。本次我們實(shí)現(xiàn)的操作系統(tǒng)無(wú)圖形界面，需要輸入相關(guān)指令進(jìn)行操作，并以此實(shí)現(xiàn)我們對(duì)計(jì)算機(jī)中進(jìn)程、存儲(chǔ)、文件的管理。2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1理解操作系統(tǒng)相關(guān)理論；2利用課余時(shí)間去圖書館或上網(wǎng)查閱課題相關(guān)資料，深入理解課題含義及設(shè)計(jì)要求，注意材料收集與整理；3 .總體設(shè)計(jì)(1)根據(jù)相應(yīng)的題目及要求，設(shè)計(jì)合理、有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(2)模塊設(shè)計(jì)。(3)算法設(shè)計(jì)清晰、正確，考慮算法的效率。4 .詳細(xì)設(shè)計(jì)軟件編碼符合軟件工程的規(guī)范。5 .測(cè)試結(jié)果及分析測(cè)試用例完整，測(cè)試結(jié)構(gòu)正確3系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 進(jìn)程管理3.1.1 進(jìn)程設(shè)

5、置設(shè)置進(jìn)程的基本信息(進(jìn)程號(hào)、到達(dá)時(shí)間、響應(yīng)比、隨機(jī)生成需要運(yùn)行時(shí)間)，設(shè)置初始化進(jìn)程列表，設(shè)置進(jìn)程數(shù)量為8個(gè)。代碼實(shí)現(xiàn)：進(jìn)程控制塊PCB3.1.2 進(jìn)程調(diào)度流程進(jìn)程調(diào)度流程描述：小組實(shí)現(xiàn)的調(diào)度算法有：優(yōu)先級(jí)進(jìn)程調(diào)度、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法進(jìn)程調(diào)度函數(shù)的主要工作：將正在運(yùn)行的進(jìn)程保存在該進(jìn)程對(duì)應(yīng)進(jìn)程控制塊中；從就緒隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程；將該進(jìn)程中進(jìn)程控制塊中記錄的各寄存器內(nèi)容恢復(fù)到CPU各個(gè)寄存器內(nèi) 以下為進(jìn)程調(diào)度算法的總體算法描述（圖表1）:圖表1進(jìn)程調(diào)度框架圖3.1.3 進(jìn)程調(diào)度算法-優(yōu)先級(jí)進(jìn)程調(diào)度算法（搶占式）算法描述：進(jìn)程調(diào)度采用搶占式優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，只要系統(tǒng)中出現(xiàn)一個(gè)新的就緒進(jìn)程，就進(jìn)行優(yōu)先權(quán)

6、比較。若出現(xiàn)優(yōu)先權(quán)更高的進(jìn)程，則立即停止當(dāng)前執(zhí)行，并將處理機(jī)分配給新到的優(yōu)先 權(quán)最高的進(jìn)程。從而娜皿下扶百詡程放入罟砌打圖表2優(yōu)先級(jí)進(jìn)程調(diào)度算法代碼實(shí)現(xiàn):3.1.4 進(jìn)程調(diào)度算法-時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法（RR）算法描述：進(jìn)程采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，根據(jù)先來(lái)先服務(wù)的原則， 將需要執(zhí)行的所有進(jìn)程按照到達(dá)時(shí)間的大小排成一個(gè)升序的序列，每次都給一個(gè)進(jìn)程同樣大小的時(shí)間片，在這個(gè)時(shí)間片內(nèi)如果進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束了， 那么把進(jìn)程從進(jìn)程隊(duì)列中刪去，如果進(jìn)程沒(méi)有結(jié)束， 那么把該進(jìn)程停止然后改為等待狀態(tài)，放到進(jìn)程隊(duì)列的尾部，直到所有的進(jìn)程都已執(zhí)行完畢代碼實(shí)現(xiàn):nu口建啊度 從被造從“H下一鶴泉甘達(dá)座址人答特隊(duì)同圖表3時(shí)間片輪

7、轉(zhuǎn)調(diào)度算法流程圖3.2存儲(chǔ)管理3.2.1頁(yè)的設(shè)置3.2.2頁(yè)查找流程頁(yè)查找流程描述：采用頁(yè)式管理存儲(chǔ)方案，系統(tǒng)區(qū)包括 PCB區(qū)域、數(shù)組模擬內(nèi)存等執(zhí)行條指令調(diào)收，躅令中遛悔地址拆分為段號(hào)小段內(nèi)地址是c段保護(hù)中吟是If（段赳界中斷-將門內(nèi)邨詞拆分力瓦”和小:內(nèi)地址Ci'll償在快表是居L統(tǒng)段II'斷處理3.2.3頁(yè)置換策略流程圖存儲(chǔ)管理流程描述:法同內(nèi)在中日號(hào)川喪否調(diào)朝更新Ml表c缺頁(yè)中斷二）奧在內(nèi)存?阻塞請(qǐng)求進(jìn)程保護(hù)CPU現(xiàn)花年收問(wèn)位和除改位后岐物理J也址訪問(wèn)內(nèi)存完成祓指令取F一條指令圖表4頁(yè)查找流程圖從外存找我該缺處選項(xiàng)跳陽(yáng) 從外作注人該缺收修改更兼段內(nèi)存分配表喚醒清城進(jìn)程tK

8、feCPU存儲(chǔ)管理部分主要實(shí)現(xiàn)主存空間的分配和回收、存儲(chǔ)保護(hù)。算法包括：先來(lái)先服務(wù)算法、最少使用算法、最近最不常用算法3.2.5頁(yè)置換策略一最近最久未使用算法（LRU）3.2.6頁(yè)置換策略一最近最不常用算法（LFU）3.3文件管理圖表5文件管理流程圖文件管理流程描述：文件管理主要實(shí)現(xiàn)以下功能： 文件設(shè)置 文件和目錄的創(chuàng)建 修改文件類型 打開文件 或文件夾功能刪除目錄下的文件刪除空目錄、修改、添加、釋放 FAT表3.3.1 文件的設(shè)置方法描述：建立一個(gè)fileModel方法用來(lái)記錄文件以及目錄的相關(guān)屬性，相關(guān)屬性見以下代碼及注 釋:3.3.2 創(chuàng)建文件和目錄方法描述：用“createFile”方

9、法創(chuàng)建一個(gè)文件。首先需要判斷該路徑下是否有多余的空間建立目標(biāo)文件，其次需要判定在該路徑下是否有相同擴(kuò)展名的同名文件，如若存在同名文件，則系統(tǒng)提示該文件創(chuàng)建失?。蝗缛魶](méi)有同名文件， 則文件添加繼續(xù)，記錄上層目錄并于父目錄添加 文件判斷是否存在所建路徑的函數(shù)如下：3.3.3 顯示該目錄下的所有文件方法描述：用showFile方法顯示指定目錄下的所有文件，顯示的目錄文件格式如下:3.3.4 修改文件類型方法描述：判斷要更改的文件的所在路徑是否存在，再判斷要更改的文件是否存在，判斷語(yǔ)句如下:3.3.5打開文件或文件夾方法方法描述:首先判斷該文件或文件夾所在路徑是否正確，如若路徑正確，則打開對(duì)應(yīng)文件或文

10、件夾,反之系統(tǒng)顯示未找到該文件3.3.6 文件或文件夾重命名方法描述：寫一個(gè)reName方法對(duì)指定文件或文件夾進(jìn)行重命名。重命名前進(jìn)行一次判斷，判斷該 路徑下是否存在相同名稱同格式的文件存在，存在則命名失敗，反之，判斷文件或文件夾是否存在，若不存在，則重命名失敗，反之，輸入新名字并提交，且提示重命名成功。 3.3.7 刪除該目錄下某個(gè)文件方法描述：通過(guò)deleteFile方法執(zhí)行刪除文件操作。首先先要判斷路徑是否存在、該路徑下所要?jiǎng)h 除的文件是否存在若要?jiǎng)h除的文件存在，則修改 FAT表，再將FAT表寫入磁盤 具體執(zhí)行代碼如下：3.3.8 刪除時(shí)釋放FAT表的空間方法描述：當(dāng)執(zhí)行deleteFi

11、le函數(shù)時(shí)開始進(jìn)行 FAT表釋放操作，具體函數(shù)如下:3.3.9 返回上一層目錄方法描述：寫一個(gè)backFile方法，執(zhí)行時(shí)進(jìn)行一次判斷，若文檔沒(méi)有上級(jí)目錄，則提示無(wú)法返回, 反之成功返回上一層目錄。3.3.10 文件追加內(nèi)容方法描述：寫一個(gè)reName方法，進(jìn)行三次判斷：如果內(nèi)存空間充足、且要追加的該文件存在，則追 加內(nèi)容成功并重新打開追加內(nèi)容后的文件；若輸入文件名指令不正確，提示附加內(nèi)容失??； 若內(nèi)存空間不足，提示附加內(nèi)容失敗。3.3.11 追加內(nèi)容時(shí)修改FAT表算法描述：在執(zhí)行文件追加內(nèi)容時(shí)執(zhí)行 AddFAT方法。以下為向文件追加內(nèi)容的 AddFAT方法，在 執(zhí)行添加文件內(nèi)容函數(shù)時(shí)執(zhí)行，以下為修改FAT表的代碼：3.3.1