操作系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)大綱

操作系統(tǒng)原理》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱開(kāi)課實(shí)驗(yàn)室：計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室課程名稱：操作系統(tǒng)原理適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)時(shí)數(shù)：20一、實(shí)驗(yàn)課的任務(wù)、性質(zhì)與目的《操作系統(tǒng)》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)及網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，其特點(diǎn)是概念多、較抽象和涉及面廣，同時(shí)，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，既要掌握原理，又需編程驗(yàn)證。只有通過(guò)上機(jī)實(shí)驗(yàn)，才能使學(xué)生在整體上對(duì)操作系統(tǒng)的工作原理有深入的理解和掌握。因此，本實(shí)驗(yàn)課程是對(duì)《操作系統(tǒng)》課堂教學(xué)的一個(gè)重要補(bǔ)充，與理論學(xué)習(xí)起著相輔相成的作用，是實(shí)施《操作系統(tǒng)》原理教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)課的實(shí)踐學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生熟悉Unix操作系統(tǒng)環(huán)境，掌握Unix的基本使用，加深理解和掌握操作系統(tǒng)中主要功能模塊的工作原理及其實(shí)現(xiàn)算法，并能熟練運(yùn)用C或C++語(yǔ)言編程以實(shí)現(xiàn)處理機(jī)調(diào)度、存儲(chǔ)管理、文件管理等主要模塊的模擬系統(tǒng)，增強(qiáng)本專業(yè)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的認(rèn)識(shí)。二、主要儀器設(shè)備及環(huán)境：硬件設(shè)備：高檔微機(jī)軟件環(huán)境：WindowsXPCVisualC++三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)每組人數(shù)實(shí)驗(yàn)類型1進(jìn)程控制利用windows的系統(tǒng)調(diào)用：實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的創(chuàng)建、撤消和運(yùn)行必做41驗(yàn)證2進(jìn)程調(diào)度模擬單CPU多進(jìn)程的處理機(jī)調(diào)度。掌握用一種或多種處理機(jī)調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)單CPU多進(jìn)程的處理機(jī)調(diào)度模擬系統(tǒng)必做41設(shè)計(jì)3死鎖掌握銀行家死鎖避免算法，使進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)資源時(shí)不發(fā)生死鎖。必做41設(shè)計(jì)4存儲(chǔ)管理設(shè)計(jì)個(gè)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案。必做41設(shè)計(jì)5文件管理模擬文件管理的工作過(guò)程建立文件目錄文件讀、寫(xiě)、刪除等操作文件權(quán)限必做41驗(yàn)證注：設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：實(shí)驗(yàn)2、進(jìn)程調(diào)度實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅河酶呒?jí)語(yǔ)言編寫(xiě)和調(diào)試一個(gè)進(jìn)程調(diào)度程序，以加深對(duì)進(jìn)程的概念及進(jìn)程調(diào)度算法的理解。2．實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)一個(gè)有N個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程調(diào)度程序。說(shuō)明：每個(gè)進(jìn)程有一個(gè)進(jìn)程控制塊（PCB）表示。進(jìn)程控制塊可以包含如下信息：進(jìn)程名、優(yōu)先數(shù)、到達(dá)時(shí)間、需要運(yùn)行時(shí)間、已用CPU時(shí)間、進(jìn)程狀態(tài)等等。進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)及需要的運(yùn)行時(shí)間可以事先人為地指定（也可以由隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生）。進(jìn)程的到達(dá)時(shí)間為進(jìn)程輸入的時(shí)間。進(jìn)程的運(yùn)行時(shí)間以時(shí)間片為單位進(jìn)行計(jì)算。每個(gè)進(jìn)程的狀態(tài)可以是就緒W（Wait）、運(yùn)行R（Run）、或完成F（Finish）三種狀態(tài)之一。就緒進(jìn)程獲得CPU后都只能運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片。用已占用CPU時(shí)間加1來(lái)表示。如果運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片后，進(jìn)程的已占用CPU時(shí)間已達(dá)到所需要的運(yùn)行時(shí)間，則撤消該進(jìn)程，如果運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片后進(jìn)程的已占用CPU時(shí)間還未達(dá)所需要的運(yùn)行時(shí)間，也就是進(jìn)程還需要繼續(xù)運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)將進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)減1（即降低一級(jí)），然后把它插入就緒隊(duì)列等待CPU。每進(jìn)行一次調(diào)度程序都打印一次運(yùn)行進(jìn)程、就緒隊(duì)列、以及各個(gè)進(jìn)程的PCB,以便進(jìn)行檢查。重復(fù)以上過(guò)程，直到所要進(jìn)程都完成為止。實(shí)驗(yàn)3、死鎖1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅赫莆浙y行家死鎖避免算法，使進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)資源時(shí)不發(fā)生死鎖。。2．實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：設(shè)計(jì)五個(gè)進(jìn)程｛PO,P1，P2，P3,P4｝共享三類資源｛A,B，C｝的系統(tǒng)，｛A,B，C｝的資源數(shù)量分別為10,5,7。進(jìn)程可動(dòng)態(tài)地申請(qǐng)資源和釋放資源，系統(tǒng)按各進(jìn)程的申請(qǐng)動(dòng)態(tài)地分配資源。要求程序具有顯示和打印各進(jìn)程的某一時(shí)刻的資源分配表和安全序列；顯示和打印各進(jìn)程依次要求申請(qǐng)的資源號(hào)以及為某進(jìn)程分配資源后的有關(guān)資源數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)4、存儲(chǔ)器管理實(shí)驗(yàn)1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊笸ㄟ^(guò)編寫(xiě)和調(diào)試存儲(chǔ)管理的模擬程序以加深對(duì)存儲(chǔ)管理方案的理解。熟悉虛存管理的各種頁(yè)面淘汰算法。通過(guò)編寫(xiě)和調(diào)試地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的模擬程序以加強(qiáng)對(duì)地址轉(zhuǎn)換過(guò)程的了解。2．實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理方案。并編寫(xiě)模擬程序?qū)崿F(xiàn)之。產(chǎn)生一個(gè)需要訪問(wèn)的指令地址流。它是一系列需要訪問(wèn)的指令的地址。為不失一般性，你可以適當(dāng)?shù)兀ㄓ萌斯ぶ付ǖ胤椒ɑ蛴秒S機(jī)數(shù)產(chǎn)生器）生成這個(gè)序列，使得50％的指令是順序執(zhí)行的。25％的指令均勻地散布在前地址部分，25％的地址是均勻地散布在后地址部分。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)。頁(yè)面淘汰算法采用FIFO頁(yè)面淘汰算法，并且在淘汰一頁(yè)時(shí)，只將該頁(yè)在頁(yè)表中抹去。而不再判斷它是否被改寫(xiě)過(guò)，也不將它寫(xiě)回到輔存。具體的做法可以是：（1）產(chǎn)生一個(gè)需要訪問(wèn)的指令地址流；（2）指令合適的頁(yè)面尺寸（例如以1K或2K為1頁(yè)）；（3）指定內(nèi)存頁(yè)表的最大長(zhǎng)度，并對(duì)頁(yè)表進(jìn)行初始化；每訪問(wèn)一個(gè)地址時(shí)，首先要計(jì)算該地址所在的頁(yè)的頁(yè)號(hào)，然后查頁(yè)表，判斷該頁(yè)是否在主存——如果該頁(yè)已在主存，則打印頁(yè)表情況；如果該頁(yè)不在主存且頁(yè)表未滿，則調(diào)入一頁(yè)并打印頁(yè)表情況；如果該頁(yè)不足主存且頁(yè)表已滿，則按FIFO頁(yè)面淘汰算法淘汰一頁(yè)后調(diào)入所需的頁(yè)，打印頁(yè)表情況；逐個(gè)地址訪問(wèn)，直到所有地址訪問(wèn)完畢。四、教材、實(shí)驗(yàn)教材（指導(dǎo)書(shū)）[1]《ModernOperatingSystems》,2ndedition,byAndrewTanenb