操作系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書

1、操作系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書徐軍利編寫武漢工業(yè)學(xué)院計算機與信息工程系2009年8月實驗一進程管理1 目的和要求通過實驗理解進程的概念，進程的組成（PCB結(jié)構(gòu)），進程的并發(fā)執(zhí)行和操作系統(tǒng)進行進程管理的相關(guān)原語（主要是進程的創(chuàng)建、執(zhí)行、撤消）。2實驗內(nèi)容用 C 語言編程模擬進程管理，至少要有：創(chuàng)建新的進程；查看運行進程；換出某個進程；殺死運行進程以及進程之間通信等功能。3實驗環(huán)境 Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實驗提示PCB結(jié)構(gòu)通常包括以下信息：進程名，進程優(yōu)先數(shù)，輪轉(zhuǎn)時間片，進程所占用的CPU時間，進程的狀態(tài)，當(dāng)前隊列指針等。可根據(jù)實驗的不同，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*進程演示系統(tǒng)printf("n*”printf("n1.創(chuàng)建新的進程2.查看運行進程printf("n3.換出

3、某個進程4.殺死運行進程printf("n5.進程之間通信6.退出系統(tǒng)printf("n*”printf("n 請選擇(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)建一個進程的示例(不完整的程序)*/if(shumu>=20)printf("n 內(nèi)存已滿，請先結(jié)束或換出進程n"); elseprintf("n 請輸入新進程的pidn");scanf（"%d",&neicunshumu-1.pid）;printf（"n 請輸入新進程的優(yōu)先級n"）;scanf（"%d",&neicunshumu-1.youxian）;printf（&quo

5、t;n 請輸入新進程的大小n"）;scanf（"%d",&neicunshumu-1.daxiao）;shumu+;5實驗運行結(jié)果*進程演示系統(tǒng)*1.創(chuàng)建新的進程2.查看運行進程3.換出某個進程4.殺死運行進程5.進程之間通信6.退出系統(tǒng)*請選擇（16）然后根據(jù)你選擇的不同，出現(xiàn)不同的結(jié)果。6. 實驗要：1）上機前認真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2） 上機時獨立調(diào)試程序3） 根據(jù)具體實驗要，填寫好實驗報告（包括目的和要、實驗內(nèi)容、實驗環(huán)境、設(shè)計思想、源程序、實例運行結(jié)果、總結(jié)）。實驗二進程調(diào)度1 目的和要通過這次實驗，理解進

6、程調(diào)度的過程，進一步掌握進程狀態(tài)的轉(zhuǎn)變、進程調(diào)度的策略，進一步體會多道程序并發(fā)執(zhí)行的特點，并分析具體的調(diào)度算法的特點，掌握對系統(tǒng)性能的評價方法。2實驗內(nèi)容閱讀教材計算機操作系統(tǒng)第二章和第三章，掌握進程管理及調(diào)度相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實現(xiàn)進程的輪轉(zhuǎn)法調(diào)度過程，模擬程序只對PCB 進行相應(yīng)的調(diào)度 模擬操作，不需要實際程序。假設(shè)初始狀態(tài)為：有n 個進程處于就緒狀態(tài)，有 m 個進程處于阻塞狀態(tài)。采用輪轉(zhuǎn)法進程調(diào)度算法進行調(diào)度（調(diào)度過程中，假設(shè)處于執(zhí)行狀態(tài)的進程不會阻塞）， 且每過 t 個時間片系統(tǒng)釋放資源，喚醒處于阻塞隊列隊首的進程。程序要求如下：1）輸出系統(tǒng)中進程的調(diào)度次序；2）計算CPU利用

7、率。3實驗環(huán)境Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實驗提示用 C 語言實現(xiàn)提示：1）程序中進程可用PCB表示，其類型描述如下： struct PCB_typeint pid ; 實驗要求：1） 上機前認真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2） 上機時獨立調(diào)試程序3） 根據(jù)具體實驗要求，填寫好實驗報告（包括目的和要求、實驗內(nèi)容、實驗環(huán)境、設(shè)計思想、源程序、實例運行結(jié)果、總結(jié)）。4） 測試用數(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運行時間/*unuse_cpu中記錄

8、CPU空閑時間是實驗三可變分區(qū)存儲管理1 目的和要求通過這次實驗，加深對內(nèi)存管理的認識，進一步掌握內(nèi)存的分配、回收算法的思想。2實驗內(nèi)容閱讀教材計算機操作系統(tǒng)第四章，掌握存儲器管理相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實現(xiàn)內(nèi)存的動態(tài)分區(qū)法存儲管理。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)進行分配，內(nèi)存回收時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時間之 后，有作業(yè)A、B、C、D分別請求8K、16K 64K、124K的內(nèi)存空間；在t2時間 之后，作業(yè)C完成；在t3時間之后，作業(yè)E請求50K的內(nèi)存空間；在t4時間之 后， 作業(yè)

9、D 完成。 要求編程序分別輸出t1 、 t2、 t3、 t4 時刻內(nèi)存的空閑區(qū)的狀態(tài)。3實驗環(huán)境Windows 操作系統(tǒng)、VC+C 語言4實驗提示用 C 語言實現(xiàn)提示：1. 程序中自由鏈隊列的結(jié)點類型可描述如下：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)點類型描述如下：struct busylinkchar name; /* 作業(yè)或進程名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. 實驗要求：1) 上機前認真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2) 上機時獨立調(diào)試程序3) 根據(jù)具體實驗要求，填寫好實驗報告(包括目的和要求、實驗內(nèi)容、實驗環(huán)境、設(shè)計思想、源程序、實例運行結(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)實驗四頁式虛擬存儲管理頁面置換算法

13、1 .目的和要求存儲管理的主要功能之一是合理的分配空間。請求頁式管理是一種常用的虛 擬存儲管理技術(shù)。本實驗的目的是：通過編寫和調(diào)試請求頁式存儲管理中頁面置 換算法的模擬程序以加深對存儲管理方案的理解，了解虛擬存儲技術(shù)的特點，掌 握請求頁式存儲管理的頁面置換方法。2 .實驗內(nèi)容閱讀教材計算機操作系統(tǒng)第四章，掌握存儲器管理相關(guān)概念和原理。編寫程序模擬實現(xiàn)頁式虛擬存儲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。可以從鍵盤輸入也可以 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。

14、3 .實驗環(huán)境Windows操作系統(tǒng)、VC+C語言4 .實驗提示(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要模擬實現(xiàn)某一個置換算法，有如下一些對象需要用相關(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，則需要將字符串進行解析，將字符串經(jīng)過解析處理后變成一個貢面的排列順序?？紤]最佳置換算法（向前看”）和其他置換算法（向后 看了的特點。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)（如隊列、數(shù)組、堆棧） ，

15、盡可 能使程序的時間復(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程序的模塊劃分成如下幾個部分：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)實現(xiàn)?？偠灾?整個程序應(yīng)該結(jié)構(gòu)清晰，界

16、面友好，可讀性好，易調(diào)試，易擴充，易維護。5.實驗要求：1）上機前認真使用C語言編寫好程序，采用 Visual C+乍為編譯環(huán)境；2）上機時獨立調(diào)試程序3）根據(jù)具體實驗要求，填寫好實驗報告（包括目的和要求、實驗內(nèi)容、實 驗環(huán)境、設(shè)計思想、源程序、實例運行結(jié)果、總結(jié)）。實驗五用戶接口實驗1 .目的和要求通過上機操作的實踐理解操作系統(tǒng)的作業(yè)級接口，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)用來加深對程序級接 口的理解，著重理解系統(tǒng)調(diào)用的實現(xiàn)。2 .實驗內(nèi)容選做任意一個：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，編寫一個簡單的 shell程序。指導(dǎo)學(xué)生在內(nèi)核文件中添加一 個自定義的系統(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（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)級接口（鍵盤命令）和 WINDOWS的 作業(yè)級接口（圖形界面）