操作系統(tǒng)課程設(shè)計

1、.操作系統(tǒng)課程設(shè)計指導(dǎo).一、本課程的教學(xué)目的及基本要求教學(xué)目的操作系統(tǒng)課程設(shè)計是操作系統(tǒng)課程的重要實踐環(huán)節(jié)， 是操作系統(tǒng)課程內(nèi)實驗的有益補充， 它旨在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力， 促進理論與實踐的結(jié)合。 要求學(xué)生通過上機編程，了解如何模擬操作系統(tǒng)原理的實現(xiàn)， 從而加深對操作系統(tǒng)原理的領(lǐng)會，加深對操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法的理解， 與此同時使學(xué)生在程序設(shè)計方面也能夠得到很大程度的提高。 操作系統(tǒng)雖然是理論性很強的課程，但是僅僅是課堂講授是絕對不夠的， 操作系統(tǒng)課程設(shè)計即是課堂教學(xué)基礎(chǔ)上的實踐環(huán)節(jié)， 其重要程度決不亞于課堂的知識傳授。本課程設(shè)計的目的和任務(wù)是在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上， 使學(xué)生對操作系統(tǒng)運行機制有一個全面的

2、認識和理解，鍛煉學(xué)生的抽象思維、邏輯思維和實際動手能力，培養(yǎng)操作系統(tǒng)等大型系統(tǒng)程序的使用者、管理者、分析員和設(shè)計人才。 促進理論與實踐的結(jié)合，使學(xué)生在系統(tǒng)程序設(shè)計方面能夠得到很大程度的提高。先修課程：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)教學(xué)基本要求要求學(xué)生通過上機編程， 使學(xué)生對操作系統(tǒng)運行機制有一個全面的認識和理解，通過模擬文件系統(tǒng)及內(nèi)存管理系統(tǒng)，鍛煉學(xué)生的邏輯思維和實際動手能力，培養(yǎng)操作系統(tǒng)等大型系統(tǒng)程序的使用者、管理者、分析員和設(shè)計人才。 促進理論與實踐的結(jié)合，使學(xué)生在系統(tǒng)程序設(shè)計方面能夠得到很大程度的提高。課程設(shè)計基本要求：1、掌握課堂教學(xué)內(nèi)容，主要包括：(1) 掌握操作系統(tǒng)四大資源管理的理論知識；(2

3、) 熟悉 Linux 或 Unix 文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；(3) 使用 編程語言實現(xiàn)課程設(shè)計題目要求的功能。2、根據(jù)課程設(shè)計題目，按以下步驟進行：(1) 問題分析，理解問題，明確設(shè)計要求；(2) 根據(jù)要求進行概要設(shè)計和詳細設(shè)計；(3) 編碼實現(xiàn)、上機調(diào)試，數(shù)據(jù)測試；(4) 完成課程設(shè)計實習(xí)報告。.二、操作系統(tǒng)課程設(shè)計題目1實現(xiàn)一個進程管理子系統(tǒng) 問題描述 在 Linux/UNIX/windows 下編制一個程序，模擬實現(xiàn)一個簡單的進程管理子系統(tǒng)，它由進程建立模塊、進程撤消模塊、進程控制表組成， （此外還可能包括選作的進程切換和調(diào)度模塊） 。 設(shè)計要求 該子系統(tǒng)接收新進程建立請求的方式是循環(huán)顯示“請輸

4、入新命令行” ，然后根據(jù)用戶鍵入內(nèi)容啟動相應(yīng)進程， 其后不等待子進程結(jié)束， 馬上顯示下一個 “請輸入新命令行”如此循環(huán)往復(fù)。當建立進程時，相應(yīng)讀寫進程控制表，然后借助底層環(huán)境OS中象 fork和exec 這樣的函數(shù)將新進程投入運行（這與底層環(huán)境的實際OS不同，實際 OS 將新進程投入運行時要布置現(xiàn)場，最后時程序技術(shù)器寄存器）。進程撤消時，利用底層 OS的 wait()從子進程回到本子系統(tǒng)，相應(yīng)修改PCB。比較該子系統(tǒng)與實際系統(tǒng)中的相應(yīng)功能的異同與差距，尤其在現(xiàn)場保存與恢復(fù)方面的比較。2實現(xiàn)一個進程管理子系統(tǒng)（實現(xiàn)進程切換） 問題描述 在 Linux/UNIX/windows 下編制一個程序，模

5、擬實現(xiàn)一個簡單的進程管理子系統(tǒng)，它由進程建立模塊、進程撤消模塊、進程控制表組成， （此外還可能包括選作的進程切換和調(diào)度模塊） 。 設(shè)計要求 在 1 題的基礎(chǔ)上，進一步可選做模擬實現(xiàn)進程切換。 希望能實現(xiàn)時間片滿或接到 sleep 調(diào)用（或信號時）進行進程切換（選擇其一即可） 。若要實現(xiàn)時間片，假設(shè)時間片為 1 秒鐘，設(shè)定底層環(huán)境 OS每個 1 秒向該系統(tǒng)發(fā)一個信號，本子系統(tǒng)將本子系統(tǒng)的進程切換和調(diào)度模塊設(shè)定為該信號的處理程序?；蛘呙慨斀拥阶舆M程發(fā)出的的 sleep 調(diào)用（或信號）時進行進程切換，這里子進程發(fā)出的 sleep 調(diào)用（或信號）代表實際系統(tǒng)中可能發(fā)生的 sleep （）調(diào)用、等待某一

6、時間發(fā)生等情況，進程調(diào)度采用簡單的FIFO 算法。（ 本題作為一道思考選作實驗題：由于是在實際 OS中模擬實現(xiàn)，故子系統(tǒng)無法完全控制其建立的所有子進程的進程狀態(tài)變化，象當前進程這樣的概念都不太好模擬，需要設(shè)法解決或假設(shè)。 ）3進程調(diào)度算法模塊. 問題描述 編制一個進程調(diào)度算法模塊。進程調(diào)度是處理機管理的核心內(nèi)容。本設(shè)計要求用 C 語言編寫和調(diào)試一個簡單的進程調(diào)度程序。通過設(shè)計本可以加深理解有關(guān)進程控制塊、 進程隊列的概念， 并體會和了解最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法（即把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程）和先來先服務(wù)算法的具體實施辦法。 設(shè)計要求 1 ）進程調(diào)度算法： 采用最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法 （即

7、把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程）和先來先服務(wù)算法。2）每個進程有一個進程控制塊（ PCB）表示。進程控制塊可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、到達時間、需要運行時間、 已用 CPU時間、進程狀態(tài)等等。3）進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間可以事先人為地指定（也可以由隨機數(shù)產(chǎn)生）。進程的到達時間為進程輸入的時間。 進程的運行時間以時間片為單位進行計算。4）每個進程的狀態(tài)可以是就緒W（ Wait ）、運行 R（ Run）、或完成 F（Finish ）三種狀態(tài)之一。5）就緒進程獲得 CPU后都只能運行一個時間片。用已占用CPU時間加 1 來表示。如果運行一個時間片后，進程的已占用CPU 時間已達到所需要的運

8、行時間，則撤消該進程， 如果運行一個時間片后進程的已占用CPU時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還需要繼續(xù)運行，此時應(yīng)將進程的優(yōu)先數(shù)減1（即降低一級），然后把它插入就緒隊列等待CPU。6）每進行一次調(diào)度程序都打印一次運行進程、就緒隊列、以及各個進程的PCB，以便進行檢查。7）重復(fù)以上過程，直到所要進程都完成為止。4. 生產(chǎn)者 消費者問題實現(xiàn) 問題描述 有一群生產(chǎn)者進程生產(chǎn)產(chǎn)品供給消費者進程消費， 為使兩者并發(fā)執(zhí)行， 在兩者之間設(shè)置具有 n 個緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進程所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)中，消費者進程可從一個緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費。 要求掌握信號的使用方法和PV操作的定義，掌握使用

9、PV操作實現(xiàn)進程之間同步與互斥的方法，加深對進程同步互斥概念的理解。 設(shè)計要求 設(shè)計一程序，由一個進程創(chuàng)建三個子進程，三個子進程一個是生產(chǎn)者進程，兩個是消費者進程， 父子進程都使用父進程創(chuàng)建的共享存儲區(qū)進行通信，由生產(chǎn).者進程將一個數(shù)組中的十個數(shù)值發(fā)送到由5 個緩沖區(qū)組成的共享內(nèi)存中， 兩個消費者進程輪流接收并輸出這十個數(shù)值， 同時將兩個消費者進程讀出的數(shù)值進行累加求各和。5. 蘋果問題 問題描述 桌子上有一只盤子， 最多可容納兩個水果， 每次只能放入或取出一個水果。爸爸專向盤子放蘋果（ apple ），媽媽專向盤子中放桔子（ orange ）；兩個兒子專等吃盤子中的桔子， 兩個女兒專等吃盤子

10、中的蘋果。 請用 P、V 操作來實現(xiàn)爸爸、媽媽、兒子、女兒之間的同步與互斥關(guān)系。 設(shè)計要求 了解信號量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。 編程模擬實現(xiàn)這一問題的程序控制， 分析處理過程。6. 模擬請求頁式存儲管理算法 問題描述 存儲管理的主要功能之一是合理地分配空間。 請求頁式管理是一種常用的虛擬存儲管理技術(shù)。本次設(shè)計的目的是通過請求頁式存儲管理中頁面置換算法模擬設(shè)計，了解虛擬存儲技術(shù)的特點，掌握請求頁式管理的頁面置換算法。 設(shè)計要求 設(shè)計一個請求頁式存儲管理方案。并編寫模擬程序?qū)崿F(xiàn)之。要求包含：（ 1）過隨機數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共 32

11、0 條指令。其地址按下述原則生成：50%的指令是順序執(zhí)行的；25%的指令是均勻分布在前地址部分；25%的指令是均勻分布在后地址部分；#具體的實施方法是：A.在0 ，319 的指令地址之間隨機選區(qū)一起點M;B. 順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為 M+1的指令；C. 在前地址 0 ，M+1中隨機選取一條指令并執(zhí)行， 該指令的地址為M;D. 順序執(zhí)行一條指令，其地址為 M +1；E. 在后地址 M+2，319 中隨機選取一條指令并執(zhí)行；.F. 重復(fù) A E，直到執(zhí)行 320 次指令。（2）指令序列變換成頁地址流設(shè)：頁面大小為1K； 用戶內(nèi)存容量為4 頁到 32 頁；用戶虛存容量為 32K。在用戶虛存中

12、，按每 K 存放 10 條指令排列虛存地址，即 320 條指令在虛存中的存放方式為：第 0 條 第 9 條指令為第 0 頁（對應(yīng)虛存地址為 0 ，9 ）；第 10 條 第 19 條指令為第 1 頁（對應(yīng)虛存地址為 10 ，19 ）；。第 310 條 第 319 條指令為第 31 頁（對應(yīng)虛存地址為 310 ，319 ）；按以上方式，用戶指令可組成32 頁。（3）.計算并輸出下述各種算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。最佳置換頁面置換算法（OPT）最近最久未使用頁面置換算法（LRU）最少使用頁面置換算法（LFU）CLOCK算法要求設(shè)計一個虛擬存儲區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)， 編程序演示以上四種算法的具體實現(xiàn)過程，

13、并計算訪問命中率。演示頁面置換的四種算法。7. 內(nèi)存的申請與釋放 問題描述 模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)存分配的算法。 設(shè)計要求 （1） 定義一個自由存儲塊鏈表，按塊地址排序，表中記錄塊的大小。當請求分配內(nèi)存時，掃描自由存儲塊鏈表，址到找到一個足夠大的可供分配的內(nèi)存塊，若找到的塊大小正好等于所請求的大小時， 就把這一塊從自由鏈表中取下來， 返回給申請者。 若找到的塊太大， 即對其分割， 并從該塊的高地址部分往低地址部分分割，取出大小合適的塊返回給申請者， 余下的低地址部分留在鏈表中。 若找不到足夠大的塊， 就從操作系統(tǒng)中請求另外一塊足夠大的內(nèi)存區(qū)域， 并把它鏈接到自由塊鏈表中，然后再繼續(xù)搜索。.釋放存儲

14、塊也要搜索自由鏈表，目的是找到適當?shù)奈恢脤⒁尫诺膲K插進去，如果被釋放的塊的任何一邊與鏈表中的某一塊臨接，即對其進行合并操作，直到?jīng)]有合并的臨接塊為止，這樣可以防止存儲空間變得過于零碎。（2） 空閑區(qū)采用分區(qū)說明表的方法實現(xiàn)（1）中的功能。要求同上。8固定式分區(qū)分配及可變式分區(qū)分配的存儲管理方案設(shè)計與實現(xiàn) 問題描述 1設(shè)計一個固定式分區(qū)分配的存儲管理方案，并模擬實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收過程。 設(shè)計要求 1可以假定每個作業(yè)都是批處理作業(yè)，并且不允許動態(tài)申請內(nèi)存。為實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收，可以設(shè)定一個分區(qū)說明表， 按照表中的有關(guān)信息進行分配，并根據(jù)分區(qū)的分配和回收情況修改該表。 問題描述 2設(shè)計一個可變

15、式分區(qū)分配的存儲管理方案。并模擬實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收過程。 設(shè)計要求 2對分區(qū)的管理法可以是下面三種算法之一：首次適應(yīng)算法循環(huán)首次適應(yīng)算法最佳適應(yīng)算法9. 磁盤調(diào)度算法 問題描述 了解磁盤管理的原理，掌握磁盤調(diào)度種算法。 設(shè)計要求 ：編程序?qū)崿F(xiàn)下述磁盤調(diào)度算法， 并求出每種算法的平均尋道長度：要求設(shè)計主界面可以靈活選擇算法，且以下算法為基本要求。（1） 先來先服務(wù)算法（ FCFS）（2） 最短尋道時間優(yōu)先算法（SSTF）（3） 掃描算法（ SCAN）（4） 循環(huán)掃描算法（ CSCAN）10. 模擬 UNIX(linux) 文件系統(tǒng) 問題描述 在任一 OS下，建立一個大文件， 把它假象成一張盤，

16、 在其中實現(xiàn)一個簡單的模擬 UNIX文件系統(tǒng)。 設(shè)計要求 （ 1）在現(xiàn)有機器硬盤上開辟20M的硬盤空間，作為設(shè)定的硬盤空間。.（ 2）編寫一管理程序?qū)Υ丝臻g進行管理， 以模擬 UNIX(或 linux) 文件系統(tǒng)，具體要求如下：要求盤塊大小1k正規(guī)文件i結(jié)點文件類型目錄文件(共 1byte)塊設(shè)備管道文件。物理地址（索引表）共有 13 個表項，每表項2byte。文件長度4byte。聯(lián)結(jié)計數(shù)1byte0 號塊超級塊棧長度 50空閑盤塊的管理： 成組鏈接( UNIX)或位示圖法(Linux)每建一個目錄，分配4 個物理塊文件名14byte目錄項信息i結(jié)點號2byte結(jié)構(gòu)：0# ： 超級塊1#20#

17、號為 i結(jié)點區(qū)20#30#號為根目錄區(qū)功能：初始化建立文件（需給出文件名，文件長度）建立子目錄打開文件（顯示文件所占的盤塊）刪除文件刪除目錄顯示目錄（即顯示目錄下的信息，包括文件、子目錄等）顯示整個系統(tǒng)信息11模擬文件系統(tǒng) 問題描述 在任一 OS下，建立一個大文件，把它假象成一張盤，在其中實現(xiàn)一個簡單的小型文件系統(tǒng)。 設(shè)計要求 該小型文件系統(tǒng)沒有子目錄機制，文件連續(xù)分配，不考慮分區(qū)。做一個簡單的操作界面，提供四條簡單的命令：簡單的ls 、cat 、 cp、rd.進一步增強 :上題中的文件系統(tǒng)功能： 文件系統(tǒng)不連續(xù)分配， 可以有子目錄機制，（如兩級子目錄機制）。12.Windows 磁盤直接讀寫

18、實驗（ 1 人） 問題描述 了解磁盤設(shè)備編程的特點。 設(shè)計要求 通過本實驗了解在 windows 系統(tǒng)中如何直接使用磁盤的讀寫功能； 所編應(yīng)用程序能夠響應(yīng)用戶指定的讀寫磁盤扇區(qū)的請求， 也能提供查看磁盤相關(guān)參數(shù)的功能。技術(shù)的關(guān)鍵是使用了 windows 提供的 API（應(yīng)用程序接口）來實現(xiàn)所要求的功能。用戶可以利用API 進行底層的磁盤操作。相關(guān)知識：（下列函數(shù)的詳細使用方法參看VC+的 MSDN文檔）CreateFile:用來創(chuàng)建或者打開一個文件、管道、磁盤設(shè)備等，它返回一個句柄用于以后對這信對象的訪問。DeviceControl:本 API 直接向相應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動程序發(fā)出指令，以完成在函數(shù)參

19、數(shù)中所指定的動作。WriteFile：本 API 用于向文件中寫入數(shù)據(jù)，寫入操作可以采用同步方式或者異步方式，寫入操作從文件指針處開始，寫操作后會被相應(yīng)調(diào)整。 磁盤設(shè)備被當作文件看待。ReadFile: 本 API 用于文件中讀出數(shù)據(jù)，讀出操作從文件指針處開始，文件指針在讀操作后會被相應(yīng)調(diào)整。用法同寫文件函數(shù)相似。SetFilePointer:用于移動一個打開的文件中的讀寫指針。選作部分1睡眠理發(fā)師問題目的：了解信號量機制， 了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。設(shè)計要求：（1）編寫程序?qū)崿F(xiàn)理發(fā)師與顧客進程的同步。問題描述：這是一種經(jīng)典的IPC 問

20、題，理發(fā)店有一位理發(fā)師， 一把理發(fā)椅和n 把用來等候理發(fā)的椅子。如果沒有顧客，則理發(fā)師在理發(fā)椅上睡覺，顧客理來時，如理發(fā)師閑則理發(fā)，否則如有空椅則坐等，沒有空椅則離開，編寫程序?qū)崿F(xiàn)理發(fā)師和顧客程序，實現(xiàn)進程控制，要求不能出現(xiàn)競爭。（2）將（ 1）題中問題修改為有兩位理發(fā)師，設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)同步控制。問題提示：可以用一個變量 waitting 來記錄等候理發(fā)的顧客數(shù)，另使用三個信號量：用來記錄等候理發(fā)的顧客數(shù) customers ；用來記錄理發(fā)師是否空閑的.信號量 barbers ，一個用于互斥訪問waitting變量的 mutex. 。2. 讀者與寫者問題（進程同步問題）目的：了解進程同步的概念，

21、 理解信號量機制的原理， 掌握運用信號量解決進程同步問題的方法，進而學(xué)會運用進程的同步與互斥。設(shè)計要求：編程模擬讀者與寫者問題，要求顯示結(jié)果。問題描述：（1）多個進程共享一個文件，其中只讀文件的稱之為讀者，其余只寫文件的稱為寫者。讀者可以同時讀，但是寫者只能獨立寫。（2）對（1）修改，使得它對寫者優(yōu)先，即一旦有寫者到，后續(xù)的讀者都必須等待，而無論是否有讀者在讀文件。3. 模擬文件管理系統(tǒng)目的：深入了解文件管理系統(tǒng)，初步掌握文件管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。設(shè)計要求：編寫一程序，模擬一個簡單的文件管理系統(tǒng)。樹型結(jié)構(gòu)，目錄下可以是目錄，也可以是文件。在此文件管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)的操作有：改變目錄：格式： cd

22、顯示目錄：格式： dir創(chuàng)建目錄：格式： md 刪除目錄：格式： rd新建文件：格式： edit刪除文件：格式： del退出文件系統(tǒng)： exit實現(xiàn)參考：（1） 文件系統(tǒng)采用二叉樹型存儲結(jié)構(gòu)，結(jié)點結(jié)構(gòu)如下：Struct FileNodeChar filenameFILENAME_LEN;/文件名 / 目錄名Int isdir ;/目錄、文件的識別標志Int i_nlink;/文件鏈接數(shù)Int adr;/文件的地址Struct FileNode *parent,*child;/指向父親的指針和左孩子的指針StructFileNode *sibling_prev,*sibling_next;/指向

23、前一個兄弟的指針和后一個兄弟的指針。.（2） 目錄名和文件名支持全路徑名和相對路徑名，路徑名各分量間用“/ ”隔開（3） 功能具體描述：改變目錄：改變當前工作目錄，目錄不存在是給出出錯信息顯示目錄：顯示指定目錄下或當前目錄下所有文件和一級目錄 （選做：帶/s參數(shù)的 dir 命令，顯示所有子目錄）創(chuàng)建目錄：在指定路徑或當前路徑下創(chuàng)建指定目錄。重名時給出出錯信息。刪除目錄：刪除指定目錄下所有文件和子目錄。 要刪目錄不空時， 要給出提示是否要刪除。創(chuàng)建文件：創(chuàng)建指定名字的文件， 只要創(chuàng)建表示文件的節(jié)點即可， 內(nèi)容及大小不考慮。刪除文件：刪除指定文件，不存在時給出出錯信息。退出文件系統(tǒng)： exit（4

24、） 總體流程：初始化文件目錄輸出提示符，等待接受命令，分析鍵入的命令；對合法的命令，執(zhí)行相應(yīng)的處理程序， 否則輸出錯誤信息， 繼續(xù)等待新命令。直到鍵入 exit退出為止。4. 售票員與乘客（信號量操作）目的：了解進程同步的概念， 理解信號量機制的原理， 掌握運用信號量解決進程同步問題的方法，進而學(xué)會運用進程的同步與互斥。設(shè)計要求：編程序模擬車站售票廳內(nèi)進程同步問題， 售票廳任何時刻最多可容納 20 名購票者進入，否則需要在外面等待。每個購票者可看成一個進程。5. 生產(chǎn)者 消費者問題目的：掌握信號的使用方法和 PV操作的定義，掌握使用 PV操作實現(xiàn)進程之間同步與互斥的方法，加深對進程同步互斥概念

25、的理解。設(shè)計要求：設(shè)計一程序， 由一個進程創(chuàng)建三個子進程， 三個子進程一個是生產(chǎn)者進程，兩個是消費者進程， 父子進程都使用父進程創(chuàng)建的共享存儲區(qū)進行通信，由生產(chǎn)者進程將一個數(shù)組中的十個數(shù)值發(fā)送到由 5 個緩沖區(qū)組成的共享內(nèi)存中，兩個消費者進程輪流接收并輸出這十個數(shù)值， 同時將兩個消費者進程讀出的數(shù)值進行累加求各和。6. 驅(qū)動調(diào)度目的：掌握驅(qū)動調(diào)度算法的原理設(shè)計要求：模擬電梯調(diào)度算法，實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度。.要求模擬設(shè)計一個驅(qū)動調(diào)度程序， 觀察驅(qū)動程序的動態(tài)運行過程。 通過實驗理解和掌握驅(qū)動調(diào)度的職能。通過輸入一個 01 的數(shù)來確定函數(shù)執(zhí)行“接受請求”命令，還是執(zhí)行“驅(qū)動調(diào)度”命令。同時可以根據(jù)

26、自已需要確定是否繼續(xù)執(zhí)行。調(diào)用數(shù)組對輸入的進程進行存儲， 并運用循環(huán)進行顯示同時對 I/O 請求列表進行初始化。運用電梯調(diào)度算法， 對 I/O 列表中的磁盤請求進行調(diào)度， 同時對 I/O 列表進行排序，調(diào)度完成后顯示新的列表。7. 交通信號燈模擬目的：了解信號量機制， 了解并掌握進程同步和互斥機制， 熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。設(shè)計要求：編程模擬交通信號燈的控制。問題描述：一個十字路口，共有四組紅綠燈，每個路口的車輛都遵循“紅燈停，綠燈行”的原則，假設(shè)將每一臺汽車都作為一個進程，請設(shè)計良好的機制，展示出合理的“十字路口交通管理”情況。車輛通行設(shè)定：路口寬度不限，對一個

27、路口而言，只有當一輛車通過路口 （越過對面路口的交通燈后） ，其后續(xù)車輛才能繼續(xù)通過交通燈，車輛通過路口的時間可以固定，可以自行計算。進程的互斥：交通燈進程實際上是互斥的，即不能同時為紅或者同時為綠。進程的消息通信或其通信方式： 對車輛進程而言，每一個車輛在通過路口前，必須確認前面的車輛已經(jīng)通過了路口。進程的調(diào)度：停留在一個路口的車輛， 決定其前進或等候的因素是交通燈和前面車輛的狀態(tài)，需要設(shè)計一個良好的進程調(diào)度機制來控制所有車輛的通行。8. 哲學(xué)家進餐問題目的：通過實現(xiàn)哲學(xué)家進餐問題的互步，深入了解和掌握進程互斥的原理。設(shè)計要求：哲學(xué)家有 N個，規(guī)定全體到齊后開始討論， 在討論的間隙哲學(xué)家進餐

28、，每人進餐時都需使用刀、 叉合一把，所有哲學(xué)家刀和叉都拿到后才能進餐。哲學(xué)家的人數(shù)、餐桌上的布置自行設(shè)定， 實現(xiàn)刀和叉的互斥使用算法的程序?qū)崿F(xiàn)。9. 司機與售票員（信號量操作）目的：掌握信號的使用方法和 PV操作的定義，掌握使用 PV操作實現(xiàn)進程之間同步和互斥的方法，加深對進程同步互斥概念的理解。設(shè)計要求：設(shè)計程序模擬在公共汽車上，司機和售票員操作的同步。司機：啟動車輛，正常行車，到站停車。售票員：上乘客，關(guān)車門，售票，開車門，下乘客。用 PV操作對其控制。.10. 收銀員與顧客問題（信號量操作）目的：了解信號量機制， 了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資

29、源的控制。設(shè)計要求：編程模擬下面同步問題： 在某超市有下收銀員， 且同時最多允許有 n 個顧客購物，我們可以將顧客和收銀員看成是兩類不同的進程， 且工作流程如下圖所示。為了利用 PV操作正確地協(xié)調(diào)這兩類進程之間的工作，設(shè)置了三個信號量 S1、S2 和 Sn，且初值分別為 0、0、和 n。11. 信號量的操作 2目的：了解信號量機制， 了解并掌握進程同步和互斥機制， 熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。設(shè)計要求：通過對 windows 系統(tǒng)的內(nèi)核同步對象 mutexes 和 semaphores 的使用來實現(xiàn)進程同步的控制。利用 CreateSemaphore、WaitForS

30、ingleObject 等函數(shù)檢測內(nèi)核同步對象的狀態(tài)。12. 進程間的通信（ 2 人）目的：了解進程間通信的機制，實現(xiàn)進程的兩種通信方式，多次執(zhí)行，觀察結(jié)果，并對兩種通信方式進行比較。設(shè)計要求：利用系統(tǒng)提供的通信系統(tǒng)調(diào)用， 進行一種方式的進程通信的程序設(shè)計，并對結(jié)果進行分析， 同時了解另一種通信方式， 將兩種方式進行比較分析。（1） 消息的創(chuàng)建發(fā)送和接收使用系統(tǒng)調(diào)用 msgget() 、msgsnd() 、msgrev() 、msgctl() 來編寫長度為500字節(jié)的發(fā)送和接收程序。用一個程序先后創(chuàng)建兩個子進程server 和 client，進行消息隊列方式通信。由server 建立消息隊列，等待其他進程發(fā)來消息，當遇到類型為 1 的消息，則作為通信結(jié)束的信號，取消消息隊列，退出。Server 每接收到一個消息顯示在屏幕上。Client判斷一個數(shù)據(jù)中的整數(shù)是否為素數(shù)，然后使用 server