《操作系統(tǒng)原理》實驗報告資料

《操作系統(tǒng)原理》實驗報告【命令行輸入】chmoda+xmyscript./myscriptfirstsecondthird【運行結(jié)果】Thirdsecondfirst【腳本功能分析】將命令行輸入的參數(shù)倒敘顯示.設(shè)計一個程序cuts,它從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀入數(shù)據(jù)，獲取由第一個參數(shù)n和第二個參數(shù)m所限定范圍的數(shù)據(jù)（包括這兩個字符），n和m都是整數(shù)。例如：$cuts1114Thisisatestofcutsprogram（輸入）test（顯示結(jié)果）【源程序】#!/bin/bashReadblineEcho$aline|cut-c$1-$2實驗名稱： 進(jìn)程控制與通信 實驗時間： 2014年4月30一日第一11周 星期三一、實驗?zāi)康?加深進(jìn)程的概念理解，體會進(jìn)程創(chuàng)建過程，經(jīng)一部認(rèn)識進(jìn)程的異步并發(fā)特征2,了解Linux進(jìn)程通信原理3,掌握Linux進(jìn)程控制和進(jìn)程通信相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用二、實驗預(yù)習(xí)(預(yù)備知識的問題及回答).寫出下列系統(tǒng)調(diào)用功能：fork()用于 創(chuàng)建進(jìn)程getpid()用于 獲取當(dāng)前的進(jìn)程ID號wait()用于等待3講程結(jié)束exit()用于 講程自我終止pipe()用于 常見無「管道signal()用于在信號禾口彳言號處理函數(shù)之間建對應(yīng)關(guān)系k川()用于 除送信號給指定講程 .閱讀fork系統(tǒng)調(diào)用，用偽碼寫出其實現(xiàn)流程。Pid=fork()Ifpid為負(fù)Print當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程Elseifpid為0Print當(dāng)前進(jìn)程是父進(jìn)程.圖示pipe系統(tǒng)調(diào)用生成無名管道時所涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。tile-rfiled&IO]GhdsU]tile-rfiled&IO]GhdsU].在UNIX系統(tǒng)中運行下面程序，最多可以產(chǎn)生多少個進(jìn)程？畫出進(jìn)程家族樹。main(){fork()；fork();fork();5.下列程序運行后，a的值是多少?main(){inta,pid;a=55;5.下列程序運行后，a的值是多少?main(){inta,pid;a=55;pid=fork();if(pid<0){printf("errorinfork!")；exit(0);}elseif(pid==0){sleep(5);a=99;printf(else{sleep(7);printf( "a=%nd,a);wait(0);}n”,a闔琳(5);exit(0);}a=99a=55;最終a=55三、實驗內(nèi)容.調(diào)試下面的程序，觀察可能的并發(fā)結(jié)果，給出簡要分析，并畫出進(jìn)程家族樹。#include<unistd.h>#include<sys/types.h>#include<sys/wait.h>main(){intstatus;intpid1=-1,pid2=-1,pid3=-1;pid1=fork();if(pid1==0)printf("pid1=0,myprocessidis%d\n",getpid());elseif(pid1>0){printf("pid1>0,myprocessidis%d\n",getpid());pid2=fork();if(pid2==0)printf("pid2=0,myprocessidis%d\n",getpid());elseif(pid2>0)printf("pid2>0,myprocessidis%d\n",getpid());}pid3=fork();if(pid3==0)printf("pid3=0,pid1=%d,pid2二%d,myprocessidis%d\n",pid1,pid2,getpid());elseif(pid3>0)printf("pid3>0,pid1=%d,pid2=%d,myprocessidis%d\n",pid1,pid2,getpid());wait(&status);exit(0);}2.編程實現(xiàn)進(jìn)程間管道通信。要求：父子進(jìn)程共享一無名管道，兩個子進(jìn)程作為發(fā)送方分別向管道發(fā)送一行信息，父進(jìn)程先讀出子進(jìn)程P1發(fā)來的信息行，將其轉(zhuǎn)換為大寫字母輸出；再讀出子進(jìn)程P2發(fā)來的信息行，將其轉(zhuǎn)換為小寫字母輸出。【源程序】Intfiledes[2];Charbuffer[80];Main(){Pipe(filedes);Charstr1[80];Charstr2[80];Intpid1,pid2,I;While((pid=fork())==-1);If(pid1==0){Lockf(filedes[1],1,0);Printf(childlinputString1\n")；Scanf(%s”,st⑴；Write(filedes[1],str,sizeof(str1));Lockf(filedes[1],0,0);Exit(0);}Else{While((pid=fork())==-1)If(pid2==0){Lockf(filedes[1],1,0)Printf(Child2inputstring2\n");Scanf(%s”,st⑵；Write(filedes[1],str2,sizeof(stru2));Lockf(fildes[1],0,0);Exit(0);}Else{If(waitpid(pid1,null,0)==pid1){Read(filedes[0],buffer,80);For(i=0;i<sizeof(str1);i++)buffer[i]=toupper(buffer[i]);Printf(parent==child1:%s\n'buffer);}ElsePrintf(Waitpid1error!”)；If(waitpid(pid2,NULL,0)==pid2){Read(filees[0],bufferm80);For(i=0;i<sizeof(str2);i++)Buffer[i]=tolower(buffer[i]);Printf(parent==child2:%s\n'[buffer);ElsePrintf(Waitpid2error!");}【運行與測試】I Jhu-ii?hivvhi1|V1<'(f"t^tirynn4-1.rfi?Mftir；i!lur*lhcH|^hninlfti/icniithiIdinjMt■IrinrgIi 力w卜mL-MIJLiIUMMUlbiItl2ikipui>grii乖hmtparpflId3:iivkH!!附加題3.學(xué)習(xí)下面共享存儲區(qū)的內(nèi)容，并用共享存儲區(qū)的方式實現(xiàn)“觀察者一一報告者”問題(共享的count變量存于共享存儲區(qū))，并驗證“與時間有關(guān)的錯誤”。共享存儲操作使得兩個或兩個以上的進(jìn)程可以共用一段物理內(nèi)存(一般情況下，兩個進(jìn)程的數(shù)據(jù)區(qū)是完全獨立的，父進(jìn)程用fork創(chuàng)建子進(jìn)程后，子進(jìn)程會復(fù)制父進(jìn)程數(shù)據(jù)到自己的數(shù)據(jù)區(qū))。(1)創(chuàng)建共享內(nèi)存#include<sys/shm.h>intshmget(key_tkey,size_tsize,intpermflags);參數(shù)key是共享內(nèi)存的標(biāo)識，size是共享內(nèi)存段的最小字節(jié)數(shù)，permflags是訪問權(quán)限，值的設(shè)置同semget——樣。(2)共享內(nèi)存的控制#include<sys/shm.h>intshmctl(intshmid,intcommand,structshmid_ds*shm_stat);command 可 設(shè) 為IPC_STAT,IPC_SET,IPC_RMID。參數(shù)shm_stat指向存放屬性的結(jié)構(gòu)體，具體內(nèi)容請參考手冊。(3)共享內(nèi)存的附接和斷開#include<sys/shm.h>void*shmat(intshmid,constvoid*addr,intshmflags);intshmdt(constvoid*addr);由于兩個函數(shù)需指出進(jìn)程地址空間中的地址，因此比較復(fù)雜。簡化的方法是將shmat中的地址設(shè)為NULL。【源程序】【運行與測試】實驗名稱： 虛擬存儲 實驗時間：2014年4月30日第11周星期三一、實驗?zāi)康?,掌握虛擬存儲器的概念，理解實現(xiàn)虛擬存儲器的基本方法2,體會分頁存儲器管理中，頁面置換的過程3,進(jìn)一步認(rèn)識多種頁面置換算法的實現(xiàn)機(jī)制二、株驗預(yù)習(xí)（預(yù)備知識的問題及回答）.描述請求分頁的地址轉(zhuǎn)換過程。

.解釋FIFO頁面置換算法所產(chǎn)生的Belady現(xiàn)象。Belady現(xiàn)象是指當(dāng)進(jìn)程分配的內(nèi)存塊數(shù)增加時，進(jìn)程缺頁率反而上升的現(xiàn)象。FIFO算法在頁面置換時，總是淘汰先進(jìn)入主存的頁面，而先進(jìn)入主存的頁面并不一定是以后用不到的頁面，如果這些頁面以后需要訪問，則將產(chǎn)生缺頁，因此即使分配的內(nèi)存塊數(shù)增加，缺頁率依然有可能上升，這是由于使用的頁面置換算法不合理導(dǎo)致的三、實驗內(nèi)容1.計算并輸出下列頁面置換算法在不同內(nèi)存容量(4頁至32頁)下的命中率.⑴最佳置換算法(OPT)(2)先進(jìn)先出算法(FIFO)(3)最近最久未用頁面置換算法(LRU)具體要求如下：(1)通過隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共320條指令.指令地址的生成原則如下：1)50%勺指令是順序執(zhí)行的；2)25%勺指令是均勻分布在前地址部分；3）25%勺指令是均勻分布在后地址部分；程序中的具體實施方法是：1）在［0,319］的指令地址之間隨機(jī)選取一起點地址m;2）順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+1的指令；3）在前地址［0,m+1］中隨機(jī)執(zhí)行一條指令,該指令的地址為mi；4）順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為M+1的指令；5）在后地址［m'+2,319］中隨機(jī)執(zhí)行一條指令；重復(fù)上述步驟（1）（5）,直到執(zhí)行320條指令為止.將指令序列變換成為頁地址流：設(shè)：頁面大小為1k,用戶內(nèi)存容量為4頁逐步增加到32頁，用戶虛存容量為32k.假定在用戶虛存中，每頁存放10條指令，即320條指令在虛存中的存放方法為：第0條第9條指令在第0頁；第10條第19條指令在第1頁；第310條第319條指令在第31頁.按以上方式用戶指令共組成 32頁.據(jù)此可得出指令地址m和頁面號page以及頁內(nèi)位移量offset之間的計算公式為:page=m/10,offset=m%10.頁地址流長度為320o【源程序】Intpage_stream[320];Intb[32];Voidran(){Intinstruct[320];IntI,j,m,m1,m2;Srand(getpid());I=0;While(i<320){M=rand()%320;Instruct[i]=m;I++;If(m+1)<320(Instruct[i]=m+1;I++;)M1=read()%(m+1);Instruct[i]=m1;I++;If((m1+1)<320)(Instruct[i]=m1+1;I++;)M1=read()%(m+1);Instruct[i]=m1;I++;If((m1+1)<320)(Instruct[i]=m1+1;I++;)If((m2+2)<320)(M2=m1+2+rand()%(320-m1-2);Instruct[i]=m2;I++;}}Page_stream[i]=instruct[i]/10;}Intin_block(intpage,intblock_count){Intflag,k;Flag=0;For(k=0;k<block_count;k++)If(page=b[k]){Flag=1;Break;}Returnflag;}Voidopt()(IntI,j,max,t,s,d[32],page_interrupt;For(i=4;i<32;i++)(For(k=0;k<32;k++)b[k]=-1;J=0;For(k=0;k<I;i++)(While(in_block(page_stream[j],i)==1)j++;B[k]=page_stream[j];J++;}Page_interrupt=0;For(j=1;j<320;j++)(If(in_block(page_stream[j],i)==1)continue;Else{For(k=0;k<I,k++){D[k]=0;For(t=i+1;t<320;t++)If(d[k]==0) d[k]=320;}Max=0;For(k=0;k<I;k++)If(d[k]>max){max=d[k];s=k;}B[s]=page_stream[j];Page_interrupt++;}}Printf(ithas%dblocks,\nOPTis%f",I,page_interrupt/320.0);}}Voidfifo(){IntI,j,k,t,page_interrupt;For(i=4;i<32;i++)(For(k=0;k<32;k++)B[k]=-1J=0;For(k=0;k<I;k++)(While(in_block(page_stream[j],i)==1)J++;B[k]=page_stream[j];J++;}Page_i