《操作系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè).doc

操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 計(jì)算機(jī)科學(xué)教研室2009.9目 錄實(shí)驗(yàn)一 熟悉Windows2000/XP中的進(jìn)程和線程實(shí)驗(yàn)二 編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的控制實(shí)驗(yàn)三 Windows中的線程與線程同步現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)四 操作系統(tǒng)中的經(jīng)典線程同步問(wèn)題實(shí)驗(yàn)五 死鎖避免銀行家算法的實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)六 Windows內(nèi)存管理實(shí)驗(yàn)七 分頁(yè)內(nèi)存管理算法模擬實(shí)驗(yàn)八 頁(yè)面置換算法的模擬實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)九 磁盤(pán)調(diào)度中的電梯調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)十 Windows中的消息機(jī)制實(shí)驗(yàn)一 熟悉Windows2000/XP中的進(jìn)程和線程一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉Windows2000/XP中任務(wù)管理器的使用。2、通過(guò)任務(wù)管理器識(shí)別操作系統(tǒng)中的進(jìn)程和線程的相關(guān)信息。 3、掌握利用spy+.exe來(lái)察看Windows中各個(gè)任務(wù)的更詳細(xì)信息。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)：（1） 操作系統(tǒng)中的進(jìn)程和線程的概念；（2） 進(jìn)程PCB的各項(xiàng)指標(biāo)含意；2、本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要對(duì)應(yīng)于教材第2章。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、 啟動(dòng)操作系統(tǒng)自帶的任務(wù)管理器：方法：直接按組合鍵Ctrl+Alt+Del，或者是在點(diǎn)擊任務(wù)條上的“開(kāi)始”“運(yùn)行”，并輸入“taskmgr.exe”。如下圖所示：2、 調(diào)整任務(wù)管理器的“查看”中的相關(guān)設(shè)置，顯示關(guān)于進(jìn)程的以下各項(xiàng)信息，并完成下表（填滿即可）：表一：統(tǒng)計(jì)進(jìn)程的各項(xiàng)主要信息序號(hào)進(jìn)程名稱進(jìn)程ID線程數(shù)量占用內(nèi)存優(yōu)先級(jí)占CPU時(shí)間虛擬內(nèi)存123456783、 從桌面啟動(dòng)辦公軟件“Word”，在任務(wù)管理器中找到該軟件的登記，并將其結(jié)束掉。再?gòu)娜蝿?wù)管理器中分別找到下列程序：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe，試著結(jié)束它們，觀察到的反應(yīng)是 ，原因是 。4、 在任務(wù)管理器中找到進(jìn)程“explorer.exe”，將之結(jié)束掉，并將桌面上你打開(kāi)的所有窗口最小化，看看你的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起來(lái)什么樣的變化 、得到的結(jié)論是 （說(shuō)出explorer.exe進(jìn)程的作用）。5、運(yùn)行“spy+.exe”應(yīng)用軟件，點(diǎn)擊按鈕“”，切換到進(jìn)程顯示欄上，查看進(jìn)程“explorer.exe”的各項(xiàng)信息，并填寫(xiě)下表：表二：統(tǒng)計(jì)線程的各項(xiàng)信息進(jìn)程：explorer.exe 中的各個(gè)線程序號(hào)進(jìn)程ID線程ID基本優(yōu)先級(jí)當(dāng)前優(yōu)先級(jí)CPU時(shí)間上下文開(kāi)關(guān)12345678910111213146、注意某些線程前有“”，如圖所示：，說(shuō)明二者之間的差異是 。四、實(shí)驗(yàn)材料的提交與成績(jī)?cè)u(píng)定1、本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份（電子版或紙質(zhì)版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學(xué)院統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)源程序一份，請(qǐng)表明題號(hào)（電子版）備注：做下一次實(shí)驗(yàn)之時(shí)提交上一次實(shí)驗(yàn)的材料，由各班學(xué)習(xí)委員以班為單位收集并上交任課教師。3、實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為10分，由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)定，本門(mén)課程結(jié)束后實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)（實(shí)驗(yàn)總成績(jī)/實(shí)驗(yàn)次數(shù)）按照10的比例記入期末考試總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)二 編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步掌握進(jìn)程的相關(guān)概念2、掌握Windows2000/XP有關(guān)進(jìn)程操作的API函數(shù)的使用。3、了解進(jìn)程的地址空間的含義。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)：（1）操作系統(tǒng)中的進(jìn)程和線程的概念；（2）進(jìn)程的各種控制；2、本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要對(duì)應(yīng)于教材第2章和第3章的內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、啟動(dòng)應(yīng)用程序“Process Information.exe”，應(yīng)出現(xiàn)下面的界面：2、依次改變上圖中“下拉組合框”的選項(xiàng)，讀出界面中顯示的各項(xiàng)信息，并完成下表（填滿即可）：（統(tǒng)計(jì)中要包含winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe等應(yīng)用程序）表一：統(tǒng)計(jì)進(jìn)程的一些信息序號(hào)進(jìn)程名稱進(jìn)程ID父進(jìn)程ID優(yōu)先級(jí)線程數(shù)Heaps數(shù)量模塊數(shù)量123456783、從上表中觀察“進(jìn)程ID”和“父進(jìn)程ID”兩欄，總結(jié)并畫(huà)出下列程序間的親緣關(guān)系：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe。4、打開(kāi)“ProcessInfo”工程文件，打開(kāi)文件“ProcessInfo.cpp”，找到函數(shù)：CreateProcess（）的使用方法。按下列步驟建立一個(gè)工程項(xiàng)目，將記事本應(yīng)用程序運(yùn)行起來(lái)，即創(chuàng)建了一個(gè)新的進(jìn)程。步驟1、創(chuàng)建一個(gè)基于MFC的應(yīng)用程序。步驟2、在應(yīng)用程序類(lèi)型中選取“基于對(duì)話框”的選項(xiàng)。步驟3、直接點(diǎn)擊完成，系統(tǒng)將為你創(chuàng)建一個(gè)工程項(xiàng)目。步驟4、然后在“資源視圖”中，打開(kāi)對(duì)話框“IDD_MY_DIALOG”，將出現(xiàn)以下對(duì)話框：步驟5、打開(kāi)界面上的“工具箱”，放置一個(gè)“按鈕”，如下圖：步驟6、雙擊上面的“Button1”按鈕，切換到代碼的編寫(xiě)處：輸入以下語(yǔ)句：步驟7、編譯并運(yùn)行此工程項(xiàng)目，看看運(yùn)行的結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)材料的提交與成績(jī)?cè)u(píng)定1、本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份（電子版或紙質(zhì)版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學(xué)院統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)源程序一份，請(qǐng)表明題號(hào)（電子版）備注：做下一次實(shí)驗(yàn)之時(shí)提交上一次實(shí)驗(yàn)的材料，由各班學(xué)習(xí)委員以班為單位收集并上交任課教師。3、實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為10分，由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)定，本門(mén)課程結(jié)束后實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)（實(shí)驗(yàn)總成績(jī)/實(shí)驗(yàn)次數(shù)）按照10的比例記入期末考試總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)三 Windows中的線程與線程同步現(xiàn)象一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握Windows中線程的操作。2、熟悉線程不同步時(shí)的現(xiàn)象及環(huán)境因素。3、掌握一種同步對(duì)象的使用。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、線程和線程不同步的認(rèn)識(shí)。2、線程間的同步和通信。3、本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要對(duì)應(yīng)于教材第2章中關(guān)于線程的各節(jié)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、定義全局變量 int i = 0; 初始值置為 0。2、創(chuàng)建兩個(gè)線程，一個(gè)對(duì) i 執(zhí)行加 1 操作，另一個(gè)對(duì) i 執(zhí)行減 1 操作。兩個(gè)線程執(zhí)行相同的次數(shù)。顯然，正常情況下，i 的仍然保持為 0。#include #include #define MaxCount 9000000 / 循環(huán)次數(shù)要很大，可多次嘗試一些值DWORD _stdcall fun1( LPVOID p1)for( int j =0 ;j MaxCount;j+)i+;return 0;DWORD _stdcall fun2( LPVOID p1)for( int j =0 ;j MaxCount;j+)i-;return 0;3、觀察兩個(gè)線程執(zhí)行后的情況，可以發(fā)覺(jué)最后 i 的值不一定是 0， 有時(shí)是很大的正數(shù)，有時(shí)是很大的負(fù)數(shù)，這就是多個(gè)線程在操作同一個(gè)變量 i時(shí)，未同步時(shí)帶來(lái)的嚴(yán)重問(wèn)題。 還應(yīng)該了解，在多個(gè)線程操作共享的變量時(shí)，才需要考慮同步問(wèn)題。5、 給這兩個(gè)線程加上同步代碼，再來(lái)觀察對(duì) i 值的影響。步驟2的函數(shù)稍微改動(dòng)即可：CRITICAL_SECTION cs;DWORD _stdcall fun1( LPVOID p1)for( int j =0 ;j MaxCount;j+):EnterCriticalSection(&cs);i+;:LeaveCriticalSection(&cs);DWORD _stdcall fun2( LPVOID p1)for( int j =0 ;j = RequestMatrixk0& AvailResource1 = RequestMatrixk1& AvailResource2 = RequestMatrixk2& AvailResource3 = RequestMatrixk3)/若資源能使進(jìn)程ProcessID結(jié)束 for(int i=0;i22 = (unsigned int)PysicalMemAddrPT1;/ 將第1 個(gè)頁(yè)表的地址填入頁(yè)目錄表中p = (unsigned int *)PysicalMemAddrPT1;/ p 指向第1 個(gè)頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*IDT)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrIDT;/ 將 IDT 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*TSS)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrTSS;/ 將 TSS 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*GDT)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrGDT;/ 將 GDT 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*PDT)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrPDT;/ 將 PDT 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*PT1)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrPT1;/ 將 PT1 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*PT2)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrPT2;/ 將 PT2 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*PT3)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrPT3;/ 將 PT3 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表p(FirstLinearAddr+4096*PT4)12 & 0x3FF = (unsigned int)PysicalMemAddrPT4;/ 將 PT4 頁(yè)的起始地址填入頁(yè)表3、虛擬地址到物理地址的變換linear = 0xC0401010;p = (unsigned int *)PysicalMemAddrPDT;/ p 指向頁(yè)目錄表pTable = (unsigned int *)plinear22;/ pTable 指向頁(yè)表pChar = (char *)pTablelinear12 & 0x3FF;/ pChar 指向物理內(nèi)存printf(Linear: 0x%X is in %sn,linear,pChar);自行變換線性地址：C0404010H、C0414010H四、實(shí)驗(yàn)材料的提交與成績(jī)?cè)u(píng)定1、本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份（電子版或紙質(zhì)版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學(xué)院統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)源程序一份，請(qǐng)表明題號(hào)（電子版）備注：做下一次實(shí)驗(yàn)之時(shí)提交上一次實(shí)驗(yàn)的材料，由各班學(xué)習(xí)委員以班為單位收集并上交任課教師。3、實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為10分，由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)定，本門(mén)課程結(jié)束后實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)（實(shí)驗(yàn)總成績(jī)/實(shí)驗(yàn)次數(shù)）按照10的比例記入期末考試總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)八 頁(yè)面置換算法的模擬實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉基本分頁(yè)存儲(chǔ)管理。2、掌握FIFO頁(yè)面置換算法。 3、掌握LRU頁(yè)面置換算法。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、操作系統(tǒng)中內(nèi)存管理。2、基本分頁(yè)內(nèi)存、分段內(nèi)存管理。3、常用頁(yè)面置換算法的實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、定義相關(guān)數(shù)據(jù)#define InitPysiBlocks 4#define MaxPages 16：unsigned int PysicalBlocksInitPysiBlocks = 0 ;unsigned int PageSequence30 = 1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1;2、按照教材中FIFO、LRU算法描述進(jìn)行算法設(shè)計(jì)unsigned FIFO(unsigned *py,unsigned *pg)unsigned LRU(unsigned *py,unsigned *pg)3、查看運(yùn)行結(jié)果是否與手工計(jì)算一致。四、實(shí)驗(yàn)材料的提交與成績(jī)?cè)u(píng)定1、本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份（電子版或紙質(zhì)版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學(xué)院統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)源程序一份，請(qǐng)表明題號(hào)（電子版）備注：做下一次實(shí)驗(yàn)之時(shí)提交上一次實(shí)驗(yàn)的材料，由各班學(xué)習(xí)委員以班為單位收集并上交任課教師。3、實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為10分，由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)定，本門(mén)課程結(jié)束后實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)（實(shí)驗(yàn)總成績(jī)/實(shí)驗(yàn)次數(shù)）按照10的比例記入期末考試總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)九 磁盤(pán)調(diào)度中的電梯調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握操作系統(tǒng)中I/O管理。2、理解磁盤(pán)的工作原理與各種調(diào)用算法。 3、掌握SCAN（電梯調(diào)度）算法的實(shí)現(xiàn)。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、操作系統(tǒng)中IO管理。2、操作系統(tǒng)的磁盤(pán)調(diào)度算法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、參照教材第5章第6節(jié)的相關(guān)描述和圖5-27的具體數(shù)據(jù)，進(jìn)行算法設(shè)計(jì)并驗(yàn)證是否與手工計(jì)算相一致。 其余步驟前述實(shí)驗(yàn)（略）。四、實(shí)驗(yàn)材料的提交與成績(jī)?cè)u(píng)定1、本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份（電子版或紙質(zhì)版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學(xué)院統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告）2、實(shí)驗(yàn)源程序一份，請(qǐng)表明題號(hào)（電子版）備注：做下一次實(shí)驗(yàn)之時(shí)提交上一次實(shí)驗(yàn)的材料，由各班學(xué)習(xí)委員以班為單位收集并上交任課教師。3、實(shí)驗(yàn)成績(jī)總分為10分，由指導(dǎo)老師根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行評(píng)定，本門(mén)課程結(jié)束后實(shí)驗(yàn)平均成績(jī)（實(shí)驗(yàn)總成績(jī)/實(shí)驗(yàn)次數(shù)）按照10的比例記入期末考試總成績(jī)。實(shí)驗(yàn)十 Windows中的消息機(jī)制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握操作系統(tǒng)中消息的概念。2、理解消息機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。 3、掌握Windows中消息的操作函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)理論基礎(chǔ)及教材對(duì)應(yīng)關(guān)系1、操作系統(tǒng)中消息的概念和作用。2、操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理。3、本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要對(duì)應(yīng)于教材第2、3、4章。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、通過(guò)應(yīng)用程序觀察消息在進(jìn)程中的傳遞，同時(shí)運(yùn)行兩個(gè)“CopyData.exe”應(yīng)用程序，下面界面所示：圖1、進(jìn)程 A 的運(yùn)行界面圖2、進(jìn)程 B 的運(yùn)行界面2、點(diǎn)擊進(jìn)程A的“Send Data1to other windows”按鈕，可以看到“Data1”數(shù)據(jù)發(fā)送到了進(jìn)程B的信息框內(nèi)了。點(diǎn)擊進(jìn)程A的“Send Data2 to other window