操作系統(tǒng)實驗指導(dǎo)書完整版

《操作系統(tǒng)》實驗指導(dǎo)書紹興文理學(xué)院計算機系

前言1．實驗總體目的通過學(xué)生自己動手設(shè)計實驗驗證理論知識，使學(xué)生掌握操作系統(tǒng)特性和功能，掌握不同調(diào)度算法下進程的調(diào)度、進程控制、進程調(diào)度與死鎖，并必須掌握作業(yè)管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文獻管理的重要原理。加深對操作系統(tǒng)基本原理理解。⒉合用專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)⒊先修課程C語言程序設(shè)計、計算機組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)⒋實驗課時分派序號實驗名稱學(xué)時實驗規(guī)定實驗類型1分析操作系統(tǒng)所面臨的操作需求2必修驗證2進程管理4必修設(shè)計3存儲管理4必修設(shè)計4設(shè)備管理2必修設(shè)計5文獻管理4必修設(shè)計⒌實驗環(huán)境有70臺中檔配置的計算機組成的小型局域網(wǎng)的實驗室環(huán)境。計算機的具體規(guī)定：(1)Pentium133Hz以上的CPU；(2)建議至少256MB的內(nèi)存；(3)建議硬盤至少2GB，并有1GB空閑空間。(4)安裝Windows操作系統(tǒng)及C語言編譯程序或Linux虛擬環(huán)境。⒍實驗總體規(guī)定培養(yǎng)計算機專業(yè)的學(xué)生的系統(tǒng)程序設(shè)計能力，是操作系統(tǒng)課程的一個非常重要的環(huán)節(jié)。通過操作系統(tǒng)上機實驗，可以培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計的方法和技巧，提高學(xué)生編制清楚、合理、可讀性好的系統(tǒng)程序的能力，加深對操作系統(tǒng)課程的理解。使學(xué)生更好地掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、及基本功能，具有分析實際操作系統(tǒng)、設(shè)計、構(gòu)造和開發(fā)現(xiàn)代操作系統(tǒng)的基本能力。實驗規(guī)定做到：具體描述實驗設(shè)計思想、程序結(jié)構(gòu)及各模塊設(shè)計思緒；具體描述程序所用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法；明確給出測試用例和實驗結(jié)果；為增長程序可讀性，在程序中進行適當注釋說明；認真進行實驗總結(jié)，涉及：設(shè)計中碰到的問題、解決方法與收獲等；實驗報告撰寫規(guī)定結(jié)構(gòu)清楚、描述準確邏輯性強；實驗過程中，同學(xué)之間可以進行討論互相提高，但絕對嚴禁抄襲。⒎本實驗的重點、難點及教學(xué)方法建議重點：理解進程調(diào)度中PCB的設(shè)計，以實現(xiàn)對進程的調(diào)度。難點：進程調(diào)度程序的設(shè)計，設(shè)備管理程序的設(shè)計。教學(xué)方法建議：力爭在本指導(dǎo)書的幫助下，獨立設(shè)計程序以加深理解。

實驗一分析操作系統(tǒng)所面臨的操作需求（一）實驗?zāi)康氖箤W(xué)生理解操作系統(tǒng)所面臨的操作需求，掌握操作系統(tǒng)中的進程管理、存儲管理、設(shè)備管理和文獻管理等功能。（二）實驗內(nèi)容1.

分析操作系統(tǒng)所面臨的操作需求；2.

熟悉實驗環(huán)境；3.

資料搜集與整理，進行實驗的前期準備。熟悉編程環(huán)境

本課程中的實驗題目既可以在windows下用控制臺應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)，也可以在linux下用全屏幕程序?qū)崿F(xiàn)。這里我們一方面介紹在windows下用vc++6.0設(shè)計控制臺應(yīng)用程序的環(huán)節(jié)，然后介紹在linux下用C語言編寫全屏幕程序的環(huán)節(jié)。windows的控制臺應(yīng)用程序

圖1-1圖1-2圖1-3環(huán)節(jié)1：開機，單擊“開始”按鈕，選擇“程序

->Microsoft

Visual

Studio

6.0->Microsoft

Visual

C++6.0”進入Microsoft

Visual

環(huán)節(jié)2：在Microsoft

Visual

C++6.0中，單擊“File”菜單，選擇“New”菜單命令，見圖1-2。

環(huán)節(jié)3：在“Files”選項卡中選擇“C++

Source

File”，見圖1-32.

linux的vi應(yīng)用編程登錄Linux是一個多用戶多任務(wù)操作系統(tǒng)，多個用戶可以擁有自己獨立的用戶賬號登錄提醒：RedHatLinuxrelease6.0(Hedwing)Kernel2.2.5-15onani686Login:此時輸入用戶戶名（賬號）并鍵入回車，則系統(tǒng)顯示“passward”。在輸入密碼和回車。登錄后：[root@hawk/root]##表達是按root方式登錄,$表達是普通用戶。Linux大小寫敏感，用“-”加參數(shù)zlinux:~#ls–FHowTo/HowToMin/linux@nag/sag/獲取幫助：Linux帶有聯(lián)機手冊，可以用man命令來閱讀Zlinux:~$manls虛擬終端Linux可有多個用戶登錄到同一個計算機，但一般微機只有一個終端難以體現(xiàn)?？梢允褂枚鄠€虛擬終端，用Alt+F1、Alt+F2等來切換。退出系統(tǒng)在停止使用系統(tǒng)時，要退出系統(tǒng)。具體方法：exit或logout，或Ctrl+D關(guān)機假如沒有用戶在使用系統(tǒng)，可以關(guān)機。但是不能直接關(guān)閉電源，而要按正常順序關(guān)機。一般用戶是不能關(guān)機的，只有root用戶可以關(guān)機。方法：可以使用halt或shutdown命令，也可以同時鍵入Ctrl+Alt+Del。Windows虛擬機環(huán)境：登錄到系統(tǒng)點擊桌面“VMware”圖標——>VmwareWorkstation窗口——>Commands——>Startthisvirtualmachine進入fedora后，用戶名：root口令：123456使用編輯器vi編輯文獻進入linux的文本模式之后，在命令行鍵入vifilename.c然后回車。下面作一些簡樸的解釋：一方面vi命令是打開vi編輯器。后面的filename.c是用戶即將編輯的c文獻名字，注意擴展名字是.c；當然，vi編輯器功能很強，可以用它來編輯其它格式的文獻，比如匯編文獻，其擴展名字是.s；也可以直接用vi打開一個新的未命名的文獻，當保存的時候再給它命名，只是這樣做不很方便。最基本的命令I(lǐng)：當進入剛打開的文獻時，不能寫入信息，這時按一下鍵盤上的I鍵（insert），插入的意思，就可以進入編輯模式了。如下圖所示：a與i是相同的用法當文獻編輯完后，需要保存退出，這時需要通過以下幾個環(huán)節(jié)：1）按一下鍵盤上的Esc鍵；2）鍵入冒號(：)，緊跟在冒號后面是wq（意思是保存并退出）。假如不想保存退出，則在第二步鍵入冒號之后，鍵入！q（不帶w，機尾部保存）。如下圖所示：退出vi編輯器的編輯模式之后，要對剛才編寫的程序進行編譯。編譯的命令是：gccfilename.c[-ooutputfilename]，其中g(shù)cc是c的編譯器。參數(shù)：filename.c是剛才編輯的c文獻（當然也可以是以前編寫好的c文獻）；后面中括號里面的參數(shù)是可選的，它是一個輸出文獻。假如不選，默認的輸出文獻是a.out，選了之后輸出文獻就是outputfilename.out．最后一步是運營程序，方法如下：./outputfilename.out

實驗二進程管理（一）實驗?zāi)康恼莆张R界區(qū)的概念及臨界區(qū)的設(shè)計原則；掌握信號量的概念、PV操作的含義以及應(yīng)用PV操作實現(xiàn)進程的同步與互斥；分析進程爭用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進程互斥的方法；掌握進程的狀態(tài)及狀態(tài)轉(zhuǎn)換；掌握常用的進程調(diào)度算法。（二）實驗內(nèi)容1．分析進程的同步與互斥現(xiàn)象，編程實現(xiàn)經(jīng)典的進程同步問題——生產(chǎn)者消費者問題的模擬；2．

編寫允許進程并行執(zhí)行的進程調(diào)度程序，在常用的進程（作業(yè)）調(diào)度算法：先來先服務(wù)算法、短作業(yè)優(yōu)先算法、最高響應(yīng)比優(yōu)先算法、高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先算法等調(diào)度算法中至少選擇三種調(diào)度算法進行模擬，并輸出平均周轉(zhuǎn)時間和平均帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間。本實驗涉及內(nèi)容較多，可以在兩個題目里選擇一個完畢。編程實現(xiàn)經(jīng)典的進程同步問題——生產(chǎn)者消費者問題的模擬模擬實現(xiàn)用同步機構(gòu)避免發(fā)生進程執(zhí)行時也許出現(xiàn)的與時間有關(guān)的錯誤。進程是程序在一個數(shù)據(jù)集合上運營的過程，進程是并發(fā)執(zhí)行的，也即系統(tǒng)中的多個進程輪流地占用解決器運營。我們把若干個進程都能進行訪問和修改的那些變量稱為公共變量。由于進程是并發(fā)地執(zhí)行的，所以，假如對進程訪問公共變量不加限制，那么就會產(chǎn)生“與時間有關(guān)”的錯誤，即進程執(zhí)行后所得到的結(jié)果與訪問公共變量的時間有關(guān)。為了防止這類錯誤，系統(tǒng)必須要用同步機構(gòu)來控制進程對公共變量的訪問。一般說，同步機構(gòu)是由若干條原語——同步原語——所組成。本實驗規(guī)定模擬PV操作同步機構(gòu)的實現(xiàn)，模擬進程的并發(fā)執(zhí)行，了解進程并發(fā)執(zhí)行時同步機構(gòu)的作用。本次用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)知識如下：typedefstructPcb{ charname[10];//進程名 charstate[10];//運營狀態(tài) charreason[10];//若阻塞，其因素 intbreakp;//斷點保護 structPcb*next;//阻塞時的順序}Pcb,*link;進程名狀態(tài)等待因素斷點后繼進程進程控制塊結(jié)構(gòu)定義兩個進程：linkp1;//生產(chǎn)者進程，linkc1;//消費者進程。pc程序計數(shù)器和linkready;就緒隊列，linkb_s1;s1阻塞隊列，linkb_s2;s2阻塞隊列。實驗指導(dǎo)：h頭文獻#include<string.h>#include<ctype.h>#include<malloc.h>/*malloc()等*/#include<limits.h>/*INT_MAX等*/#include<stdio.h>/*EOF(=^Z或F6),NULL*/#include<stdlib.h>/*atoi()*/#include<io.h>/*eof()*/#include<math.h>/*floor(),ceil(),abs()*/#include<process.h>/*exit()*/#include<iostream>usingnamespacestd;#include<time.h>#defineBUF10//緩存的大小#defineMAX20//最大可以輸入的字符h頭文獻//數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義和全局變量typedefstructPcb{ charname[10];//進程名 charstate[10];//運營狀態(tài) charreason[10];//若阻塞，其因素 intbreakp;//斷點保護 structPcb*next;//阻塞時的順序}Pcb,*link;ints1,s2;//信號量linkp1;//生產(chǎn)者進程linkc1;//消費者進程charstr[MAX];//輸入的字符串charbuffer[BUF];//緩沖池intlen;//輸入長度intsp=0;//string的指針intin=0;//生產(chǎn)者指針intout=0;//消費者指針chartemp;//供打印的臨時產(chǎn)品charrec_p[MAX];//生產(chǎn)記錄intrp1=0;//生產(chǎn)記錄指針charrec_c[MAX];//消費記錄intrp2=0;//消費記錄指針linkready;//就緒隊列l(wèi)inkb_s1;//s1阻塞隊列l(wèi)inkb_s2;//s2阻塞隊列intpc;//程序計數(shù)器intcount;//字符計數(shù)器intcon_cnt;//消費計數(shù)器h頭文獻voidinit();//初始化voidp(ints);//P操作voidv(ints);//V操作voidblock(ints);//阻塞函數(shù)voidwakeup(ints);//喚醒函數(shù)voidcontrol();//解決機調(diào)度voidprocessor();//解決機執(zhí)行voidprint();//打印函數(shù)voidinit(){//初始化 s1=BUF; s2=0; p1=(link)malloc(sizeof(Pcb));//建立新的結(jié)點,并初始化為生產(chǎn)者 strcpy(p1->name,"Producer"); strcpy(p1->state,"Ready"); strcpy(p1->reason,"Null"); p1->breakp=0; p1->next=NULL; c1=(link)malloc(sizeof(Pcb));//建立新的結(jié)點,并初始化為消費者 strcpy(c1->name,"Consumer"); strcpy(c1->state,"Ready"); strcpy(c1->reason,"Null"); c1->breakp=0; c1->next=NULL; ready=p1; ready->next=c1;//初始化為生產(chǎn)進程在前，消費進程在后 c1->next=NULL; b_s1=NULL; b_s2=NULL;//阻塞進程為NULL pc=0; con_cnt=0;//消費計數(shù)器}voidp(ints){ if(s==1){//p(s1) s1--; if(s1<0) block(1);//阻塞當前生產(chǎn)進程 else{ printf("\t*s1信號申請成功!\n"); ready->breakp=pc;//保存斷點 } } else{//p(s2) s2--; if(s2<0) block(2);//阻塞當前消費進程 else{ printf("\t*s2信號申請成功!\n"); ready->breakp=pc;//保存斷點 } }}voidv(ints){ if(s==1){//v(s1) s1++; if(s1<=0) wakeup(1);//喚醒生產(chǎn)進程 ready->breakp=pc;//保存斷點 } else{//v(s2) s2++; if(s2<=0) wakeup(2);//喚醒消費進程 ready->breakp=pc;//保存斷點 }}voidblock(ints){//阻塞函數(shù)的定義 linkp; intnum1=0; intnum2=0; if(s==1){//生產(chǎn)進程 strcpy(p1->state,"Block");//改變狀態(tài) strcpy(p1->reason,"S1");//說明因素 p=b_s1; while(p){ num1++; p=p->next;//p的值為NULL,表達隊尾 } if(!b_s1) b_s1=p1; else p=p1; p1->next=NULL; printf("\t*p1生產(chǎn)進程阻塞了!\n"); ready->breakp=pc;//保存斷點 ready=ready->next;//在就緒隊列中去掉,指向下一個 num1++; } else{//消費進程 strcpy(c1->state,"Block"); strcpy(c1->reason,"S2"); p=b_s2; while(p){ num2++; p=p->next;//p的值為NULL,表達隊尾 } if(!b_s2) b_s2=c1; else p=c1; ready->breakp=pc;//保存斷點 ready=ready->next;//在就緒隊列中去掉,指向下一個 c1->next=NULL; printf("\t*c1消費進程阻塞了!\n"); num2++; } printf("\t*阻塞的生產(chǎn)進程個數(shù)為:%d\n",num1); printf("\t*阻塞的消費進程個數(shù)為:%d\n",num2);}voidwakeup(ints){//喚醒函數(shù)的定義 linkp; linkq=ready; if(s==1){//喚醒b_s1隊首進程,生產(chǎn)進程隊列 p=b_s1; b_s1=b_s1->next;//阻塞指針指向下一個阻塞進程 strcpy(p->state,"Ready"); strcpy(p->reason,"Null"); while(q)//插入就緒隊列 q=q->next; q=p; p->next=NULL; printf("\t*p1生產(chǎn)進程喚醒了!\n"); } else{//喚醒b_s2隊首進程,消費進程隊列 p=b_s2; b_s2=b_s2->next;//阻塞指針指向下一個阻塞進程 strcpy(p->state,"Ready"); strcpy(p->reason,"Null"); while(q->next)//插入就緒隊列 q=q->next; q->next=p; p->next=NULL; printf("\t*c1消費進程喚醒了!\n"); }}voidcontrol()//解決器調(diào)度程序{ intrd; intnum=0; linkp=ready;if(ready==NULL)//若無就緒進程,結(jié)束 return; while(p)//記錄就緒進程個數(shù) { num++; p=p->next;//最終p變?yōu)镹ULL } printf("\t*就緒進程個數(shù)為:%d\n",num); time_tt; srand((unsigned)time(&t)); rd=rand()%num;//隨機函數(shù)產(chǎn)生隨機數(shù) if(rd==1){ p=ready; ready=ready->next; ready->next=p; p->next=NULL; strcpy(ready->state,"Run"); strcpy(ready->next->state,"Ready"); } else strcpy(ready->state,"Run"); pc=ready->breakp;}voidprocessor(){//模擬解決器指令執(zhí)行 if(strcmp(ready->name,"Producer")==0)//當前進程為生產(chǎn)者 switch(pc) {case0://produce printf("\t*生產(chǎn)者生產(chǎn)了字符%c\n",str[sp]); rec_p[rp1]=str[sp];//添加到生產(chǎn)記錄 sp=(sp+1)%len; pc++; ready->breakp=pc;//保存斷點 break; case1://p(s1) pc++; p(1); break; case2://put buffer[in]=rec_p[rp1];//放到緩沖區(qū) printf("\t*%c字符成功入駐空緩存!\n",buffer[in]); rp1++; in=(in+1)%BUF; pc++; ready->breakp=pc;//保存斷點 break; case3://v(s2) pc++; printf("\t*釋放一個s2信號\n"); v(2); break; case4://goto01 printf("\t*生產(chǎn)進程goto0操作\n"); pc=0; count--;//剩余字符個數(shù)減1 printf("\t*剩余字符count=%d個\n",count); ready->breakp=pc;//保存斷點 if(count<=0){//生產(chǎn)結(jié)束 printf("\t*生產(chǎn)者結(jié)束生產(chǎn)!\n"); strcpy(p1->state,"Stop"); strcpy(p1->reason,"Null"); ready->breakp=-1; ready=ready->next;//在就緒隊列中去掉 } } else//當前進程為消費者 switch(pc) { case0://p(s2) pc++; p(2); break; case1://get printf("\t*消費者取字符!\n"); temp=buffer[out]; out=(out+1)%BUF; pc++; ready->breakp=pc;//保存斷點 break; case2://v(s1) pc++; printf("\t*釋放一個s1\n"); v(1); break; case3://consume printf("\t*消費了字符%c\n",temp); rec_c[rp2]=temp;//添加到消費記錄 rp2++; con_cnt++; if(con_cnt>=len){ strcpy(c1->state,"Stop");//完畢態(tài) c1->breakp=-1; return; } pc++; ready->breakp=pc;//保存斷點 break; case4://goto0 printf("\t*消費進程goto0操作\n"); pc=0; ready->breakp=pc;//保存斷點 }}voidprint(){ inti,j; printf("生產(chǎn)者消費者模擬\n"); printf("*模擬過程的字符串為:\t"); printf("%s\n",&str); printf("*已生產(chǎn):"); for(j=0;j<=rp1;j++) printf("%c",rec_p[j]); printf("\n*空緩存:"); for(j=rp2;j<=rp1;j++) printf("%c",buffer[j]); printf("\n*已消費:"); for(j=0;j<=rp2;j++) printf("%c",rec_c[j]); printf("\n進程控制塊的信息\n"); printf("進程名\t\t狀態(tài)\t等待因素\t斷點\n"); printf("%s\t%s\t%s\t\t%d\n\n",p1->name,p1->state,p1->reason,p1->breakp); printf("%s\t%s\t%s\t\t%d\n",c1->name,c1->state,c1->reason,c1->breakp); printf("\n"); printf("1.繼續(xù)0.退出\n"); scanf("%d",&i); if(i==0){ exit(0); }}主程序#include"a.h"#include"b.h"#include"c.h"voidmain(){ printf("*生產(chǎn)者消費者模擬\n"); printf("\n"); printf("*請輸入字符串:\n"); scanf("%s",str);//string數(shù)組存放將要產(chǎn)生的字符 len=strlen(str); count=len;//輸入字符的個數(shù) init();//初始化 while(con_cnt<len)//消費完所有的字符為結(jié)束 { system("cls");//清屏操作 printf("模擬指令流程\n"); control();//解決器調(diào)度程序 processor();//模擬解決器指令執(zhí)行 print();//輸出顯示各個信息 } printf("\n程序結(jié)束!\n");}

進程調(diào)度算法模擬進程管理是操作系統(tǒng)中的重要功能，用來創(chuàng)建進程、撤消進程、實現(xiàn)進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，它提供了在可運營的進程之間復(fù)用CPU的方法。在進程管理中，進程調(diào)度是核心，由于在采用多道程序設(shè)計的系統(tǒng)中，往往有若干個進程同時處在就緒狀態(tài)，當就緒進程個數(shù)大于解決器數(shù)目時，就必須依照某種策略決定哪些進程優(yōu)先占用解決器。本實驗?zāi)M在單解決器情況下的進程調(diào)度，目的是加深對進程調(diào)度工作的理解，掌握不同調(diào)度算法的優(yōu)缺陷。設(shè)計一個按先來先服務(wù)、時間片輪轉(zhuǎn)法、優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法實現(xiàn)解決器調(diào)度的程序。實驗指導(dǎo)：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<string.h>#include<conio.h>typedefstructnode{ charname[10];/*進程標記符*/ intprio;/*進程優(yōu)先數(shù)*/ intround;/*進程時間輪轉(zhuǎn)時間片*/ intcputime;/*進程占用CPU時間*/ intneedtime;/*進程到完畢還要的時間*/ intarrivetime;/*進程到達時間*/ intstarttime;/*進程開始時間*/ intfinishtime;/*進程完畢時間*/ intservicetime;/*進程服務(wù)時間*/floatturnaroundtime;/*進程周轉(zhuǎn)時間*/floatweightedturnaroundtime;/*進程帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間*/ intcount;/*計數(shù)器*/ charstate;/*進程的狀態(tài)*/ structnode*next;/*鏈指針*/}PCB; PCB*finish,*ready,*tail,*run;/*隊列指針*/ intN;/*進程數(shù)*//*將就緒隊列中的第一個進程投入運營*/voidfirstin(){ run=ready;/*就緒隊列頭指針賦值給運營頭指針*/ run->state='R';/*進程狀態(tài)變?yōu)檫\營態(tài)*/ ready=ready->next;/*就緒對列頭指針后移到下一進程*/}/*****標題輸出函數(shù)*****/voidprt1(chara){ switch(a) { case1:/*優(yōu)先數(shù)法*/ printf("名字進程占用CPU時間進程到完畢還要的時間優(yōu)先級數(shù)狀態(tài)\n");break; case2:/*時間片算法*/ printf("名字進程占用CPU時間進程到完畢還要的時間計數(shù)器時間片狀態(tài)\n");break; case3:/*先來先服務(wù)算法*/ printf("名字到達時間開始時間服務(wù)時間完畢時間周轉(zhuǎn)時間帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間狀態(tài)\n");break; default:break; }}/*****進程PCB輸出*****/voidprt2(chara,PCB*q){ switch(a) { case1:/*優(yōu)先數(shù)法的輸出*/ printf("%-10s\t%-10d\t%-10d\t%-10d\t%c\n",q->name, q->cputime,q->needtime,q->prio,q->state);break; case2:/*輪轉(zhuǎn)法的輸出*/ printf("%-10s%-20d%-15d%-10d%-10d%-c\n",q->name, q->cputime,q->needtime,q->count,q->round,q->state);break; case3:/*先來先服務(wù)算法輸出*/ printf("%s%10d%10d%10d%10d%10.1f%10.2f\t\t%c\n",q->name,q->arrivetime,q->starttime,q->servicetime,q->finishtime, q->turnaroundtime,q->weightedturnaroundtime,q->state);break; default:break; }}/*****輸出函數(shù)*****/voidprt(charalgo){ PCB*p; prt1(algo);/*輸出標題*/ if(run!=NULL)/*假如運營指針不空*/ prt2(algo,run);/*輸出當前正在運營的PCB*/ p=ready;/*輸出就緒隊列PCB*/ while(p!=NULL){ prt2(algo,p); p=p->next;} p=finish;/*輸出完畢隊列的PCB*/ while(p!=NULL){ prt2(algo,p); p=p->next;} getch();/*壓任意鍵繼續(xù)*/}/*****優(yōu)先數(shù)的插入算法*****/voidinsert1(PCB*q){ PCB*p1,*s,*r; intb; s=q;/*待插入的PCB指針*/ p1=ready;/*就緒隊列頭指針*/ r=p1;/*r做p1的前驅(qū)指針*/ b=1;while((p1!=NULL)&&b)/*根據(jù)優(yōu)先數(shù)擬定插入位置*/if(p1->prio>=s->prio){ r=p1; p1=p1->next;}else b=0; if(r!=p1)/*假如條件成立說明插入在r與p1之間*/{ r->next=s; s->next=p1;} else{ s->next=p1;/*否則插入在就緒隊列的頭*/ ready=s;}}/*****輪轉(zhuǎn)法插入函數(shù)*****/voidinsert2(PCB*p2){tail->next=p2;/*將新的PCB插入在當前就緒隊列的尾*/tail=p2;p2->next=NULL;}/*****先來先服務(wù)插入函數(shù)*****/voidinsert3(PCB*q){ PCB*p1,*s,*r; intb; s=q;/*指針s指向新要插入的進程*/ p1=ready;/*指針p1指向本來的進程的對首*/ r=p1;/*使用指針r指向p1前面的進程*/ b=1; while((p1!=NULL)&&b) if(p1->arrivetime<s->arrivetime) { r=p1; p1=p1->next; } else b=0; if(r!=p1) { r->next=s; s->next=p1; } else { s->next=p1; ready=s; }}/*****優(yōu)先數(shù)創(chuàng)建初始PCB信息*****/voidcreate1(charalg){ PCB*p; inti,time; charna[10]; ready=NULL;/*就緒隊列頭指針*/ finish=NULL;/*完畢隊列頭指針*/ run=NULL;/*運營隊列頭指針*/ printf("請輸入進程的名字和運營所需要的時間\n");/*輸入進程標記和所需時間創(chuàng)建PCB*/ for(i=1;i<=N;i++){ p=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)); scanf("%s",na); scanf("%d",&time); strcpy(p->name,na); p->cputime=0; p->needtime=time; p->state='W'; p->prio=50-time; if(ready!=NULL)/*就緒隊列不空則調(diào)用插入函數(shù)插入*/ insert1(p); else{ p->next=ready;/*創(chuàng)建就緒隊列的第一個PCB*/ ready=p;}} voidclrscr(void); printf("優(yōu)先級調(diào)度算法模擬輸出結(jié)果：\n"); printf("*******************************************************************\n"); prt(alg);/*輸出進程PCB信息*/ run=ready;/*將就緒隊列的第一個進程投入運營*/ ready=ready->next; run->state='R';}/*****輪轉(zhuǎn)法創(chuàng)建進程PCB*****/voidcreate2(charalg){ PCB*p; inti,time; charna[10]; ready=NULL; finish=NULL; run=NULL; printf("請輸入進程的名字和運營所需要的時間\n"); for(i=1;i<=N;i++){ p=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)); scanf("%s",na); scanf("%d",&time); strcpy(p->name,na); p->cputime=0; p->needtime=time; p->count=0;/*計數(shù)器*/ p->state='W'; p->round=2;/*時間片*/ if(ready!=NULL) insert2(p); else{ p->next=ready; ready=p; tail=p;}} voidclrscr(void); printf("時間片輪轉(zhuǎn)法模擬輸出結(jié)果：\n"); printf("********************************************************************\n"); prt(alg);/*輸出進程PCB信息*/ run=ready;/*將就緒隊列的第一個進程投入運營*/ ready=ready->next; run->state='R';}/*****先來先服務(wù)算法創(chuàng)建PCB*****/voidcreate3(charalg){ PCB*p; inti;ready=NULL; run=NULL; finish=NULL; printf("請輸入進程的名字、到達時間和運營所需要的時間\n"); for(i=0;i<N;i++) {p=(PCB*)malloc(sizeof(PCB)); scanf("%s",p->name); scanf("%d",&p->arrivetime); scanf("%d",&p->servicetime);p->starttime=0; p->finishtime=0; p->turnaroundtime=0; p->weightedturnaroundtime=0; p->state='W'; if(ready!=NULL) insert3(p); else { p->next=ready; ready=p; } } voidclrscr(void); printf("先來先服務(wù)算法模擬輸出結(jié)果：\n"); printf("***************************************************************************\n"); prt(alg); run=ready;/*將就緒隊列的第一個進程投入運營*/ ready=ready->next; run->state='R';}/*****優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法*****/voidpriority(charalg){while(run!=NULL)/*當運營隊列不空時，有進程正在運營*/{run->cputime=run->cputime+1;run->needtime=run->needtime-1;run->prio=run->prio-3;/*每運營一次優(yōu)先數(shù)減少3個單位*/if(run->needtime==0)/*如所需時間為0將其插入完畢隊列*/{run->next=finish;finish=run;run->state='F';/*置狀態(tài)為完畢態(tài)*/run=NULL;/*運營隊列頭指針為空*/if(ready!=NULL)/*假如就緒隊列不空*/firstin();/*將就緒對列的第一個進程投入運營*/}else/*沒有運營完同時優(yōu)先數(shù)不是最大，則將其變?yōu)榫途w態(tài)插入到就緒隊列*/if((ready!=NULL)&&(run->prio<ready->prio)){run->state='W';insert1(run);firstin();/*將就緒隊列的第一個進程投入運營*/}prt(alg);/*輸出進程PCB信息*/}}/*****時間片輪轉(zhuǎn)法*****/voidroundrun(charalg){while(run!=NULL){run->cputime=run->cputime+1;run->needtime=run->needtime-1;run->count=run->count+1;if(run->needtime==0)/*運營完將其變?yōu)橥戤厬B(tài)，插入完畢隊列*/{run->next=finish;finish=run;run->state='F';run=NULL;if(ready!=NULL)firstin();/*就緒對列不空，將第一個進程投入運營*/}elseif(run->count==run->round)/*假如時間片到*/{run->count=0;/*計數(shù)器置0*/if(ready!=NULL)/*如就緒隊列不空*/{run->state='W';/*將進程插入到就緒隊列中檔待輪轉(zhuǎn)*/insert2(run);firstin();/*將就緒對列的第一個進程投入運營*/}} prt(alg);/*輸出進程信息*/}}/*****先來先服務(wù)調(diào)度算法*****/voidFIFO(charalg){inttime; while(run!=NULL) { time=run->arrivetime>time?run->arrivetime:time;run->starttime=time; time=time+run->servicetime; run->finishtime=time; run->turnaroundtime=run->finishtime-run->arrivetime; run->weightedturnaroundtime=run->turnaroundtime/run->servicetime; run->next=finish; finish=run; run->state='F'; run=NULL; if(ready!=NULL){ run=ready; run->state='R'; ready=ready->next;} prt(alg); }} /*****主函數(shù)*****/intmain(){charalgo;/*算法標記*/voidclrscr(void);charmainmenu;do{ system("cls");/*清屏*/ printf("\n溫馨提醒：為保證您的操作得到預(yù)期效果，請規(guī)范輸入您的信息^_^\n"); printf("\n\n"); printf("\t\t+━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━+\n");printf("\t\t||歡迎進入進程調(diào)度算法模擬演示系統(tǒng)||\n");printf("\t\t|┗━━━━━━━━━━━━━━━━┛|\n");printf("\t\t||\n");printf("\t\t|●[1]優(yōu)先級算法演示|\n");printf("\t\t||\n");printf("\t\t|●[2]時間片輪轉(zhuǎn)算法演示|\n");printf("\t\t||\n");printf("\t\t|●[3]先來先服務(wù)算法演示|\n");printf("\t\t||\n"); printf("\t\t|●[4]退出系統(tǒng)|\n"); printf("\t\t||\n"); printf("\t\t+━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━+\n");printf("請輸入您的選擇：\n");scanf("%d",&algo);/*輸入字符擬定算法*/ switch(algo) { case1: printf("您選擇的是優(yōu)先級算法模擬進程調(diào)度\n\n"); printf("請輸入進程數(shù)目\n"); scanf("%d",&N);/*輸入進程數(shù)*/ create1(algo);/*優(yōu)先數(shù)法*/ priority(algo); break; case2: printf("您選擇的是時間片輪轉(zhuǎn)算法模擬進程調(diào)度\n\n"); printf("請輸入進程數(shù)目\n"); scanf("%d",&N);/*輸入進程數(shù)*/ create2(algo);/*輪轉(zhuǎn)法*/ roundrun(algo); break; case3: printf("您選擇的是先來先服務(wù)算法模擬進程調(diào)度\n\n"); printf("請輸入進程數(shù)目\n"); scanf("%d",&N);/*輸入進程數(shù)*/ create3(algo); FIFO(algo); break; case4: printf("歡迎您再次使用進程調(diào)度算法模擬系統(tǒng)!\n"); exit(4); break; default: printf("輸入有誤\n"); break; }printf("\n是否繼續(xù)操作(y/n)?");fflush(stdin);mainmenu=getchar(); }while(mainmenu=='y'||mainmenu=='Y');return0;}

實驗三存儲管理（一）實驗?zāi)康恼莆瘴锢韮?nèi)存和虛擬內(nèi)存的基本概念；掌握重定位的基本概念及其要點，理解邏輯地址與絕對地址；掌握各種存儲管理的實現(xiàn)方法，涉及基本原理、地址變換和缺頁中斷、主存空間的分派及分派算法；掌握常用淘汰算法。（二）實驗內(nèi)容編寫一個模擬的動態(tài)頁式存儲管理程序，實現(xiàn)對動態(tài)頁式存儲的淘汰算法的模擬（在先進先出淘汰算法、最近最少使用淘汰算法、最不經(jīng)常使用淘汰算法三種算法中至少選擇兩種進行模擬）并計算各個算法的缺頁率；并且頁面淘汰算法在淘汰一頁時，只將該頁在頁表中抹去，而不再判斷它是否被改寫過，也不將它寫回到輔存。實驗指導(dǎo)：#include<iostream.h>#definen12#definem3intpage[n];//保存需要訪問的頁面inti,j,q,mem[m]={0},List[m][n],sum;charflag,f[n];voidInit();voidFIFO();voidLRU();voidmain(){ cout<<"*********************實驗***********************"<<endl; cout<<"┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓"<<endl; cout<<"┃頁面調(diào)度算法的模擬實現(xiàn)┃"<<endl; cout<<"┠───────────────────────┨"<<endl; cout<<"┃先進先出算法FIFO┃"<<endl; cout<<"┃最近最少使用算法LRU┃"<<endl; cout<<"┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛"<<endl; cout<<"請輸入頁面訪問序列:\n"<<""; for(i=0;i<n;i++) cin>>page[i];cout<<endl; FIFO(); Init(); LRU();}voidInit()//初始化函數(shù){ sum=0;//初始化計算缺頁次數(shù)的變量 for(inti=0;i<m;i++) mem[i]=0; for(i=0;i<m;i++) for(j=0;j<n;j++) List[i][j]=0;}voidFIFO(){ for(i=0;i<n;i++)//查頁表，看是否缺頁 { q=0; while((page[i]!=mem[q])&&(q!=m)) q++; if(q==m) flag='*';//缺頁，則置標志flag為'*' else flag=''; if(flag=='*') { for(j=m-1;j>0;j--)//淘汰最先調(diào)入的頁面調(diào)入當前訪問的 mem[j]=mem[j-1]; mem[0]=page[i]; } for(j=0;j<m;j++) List[j][i]=mem[j]; f[i]=flag; } cout<<"0代表為空,*代表有缺頁:\n"; cout<<endl; cout<<"FIFO算法結(jié)果"<<endl; for(i=0;i<m;i++) { for(j=0;j<n;j++) cout<<List[i][j]<<""; cout<<endl; } for(i=0;i<n;i++) { if(f[i]=='*') sum++; cout<<f[i]<<""; } cout<<"\n"<<endl; cout<<"缺頁次數(shù)是:"<<sum<<"缺頁率是:"<<(double)sum/12<<endl;}voidLRU(){ for(i=0;i<n;i++)//查頁表，看是否缺頁 { q=0; while((page[i]!=mem[q])&&(q!=m)) q++; if(q==m) flag='*';//缺頁，則置標志flag為'*' else flag=''; for(j=q;j>0;j--) mem[j]=mem[j-1]; mem[0]=page[i]; for(j=0;j<m;j++) List[j][i]=mem[j]; f[i]=flag; } cout<<endl; cout<<"LRU算法結(jié)果"<<endl; for(i=0;i<m;i++) { for(j=0;j<n;j++) cout<<List[i][j]<<""; cout<<endl; } for(i=0;i<n;i++) { if(f[i]=='*') sum++; cout<<f[i]<<""; } cout<<endl; cout<<""<<endl; cout<<"缺頁次數(shù)是:"<<sum<<"缺頁率是:"<<(double)sum/12<<endl;}

實驗四設(shè)備管理（一）實驗?zāi)康恼莆摘氄荚O(shè)備的使用方式，以及設(shè)備的分派和回收；掌握用死鎖避免方法來解決申請獨占設(shè)備也許導(dǎo)致的死鎖。（二）實驗內(nèi)容用死鎖避免方法來解決申請獨占設(shè)備也許導(dǎo)致的死鎖，程序?qū)崿F(xiàn)對銀行家算法的模擬。設(shè)計五個進程{P0，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。進程可動態(tài)地申請資源和釋放資源，系統(tǒng)按各進程的申請動態(tài)地分派資源。規(guī)定程序具有顯示和打印各進程的某一時刻的資源分派表和安全序列；顯示和打印各進程依次規(guī)定申請的資源號以及為某進程分派資源后的有關(guān)資源數(shù)據(jù)的情況。實驗指導(dǎo)：#include<iostream.h>#include<string.h>#include<stdio.h>#include<iomanip>#definen10#definetrue1#definefalse0intN;//資源總類intM; //總進程數(shù)intAvailable[50];intMax[50][50];intAllocation[50][50]={0};intNeed[50][50]={0};intWork[50]={0}; intTemp[50]={0};//存放安全序列號charName[50]={0};intSum[50]={0};intRequest[50]={0};voidPrint(){ intk=0; cout<<" ***********資源分派表***********"<<endl; cout<<"Process"<<"Max"<<"Allocation"<<"Need"<<"Available"<<endl; cout<<" ABC"<<"ABC"<<"ABC"<<"ABC"<<endl; for(inti=0;i<M;i++) { cout<<"P"<<i<<""; for(intj=0;j<N;j++) cout<<""<<Max[i][j]; cout<<""; for(j=0;j<N;j++) cout<<""<<Allocation[i][j]; cout<<""; for(j=0;j<N;j++) cout<<""<<Need[i][j]; cout<<""; for(j=0;j<N;j++) { if(k!=3) { cout<<""<<Available[j]; k++; } } cout<<endl; }}voidCreate(){ inti,j; cout<<"請輸入您要創(chuàng)建進程的數(shù)量："<<endl; cin>>M; cout<<"請輸入各類資源的總數(shù):("<<N<<"個)"<<endl; for(i=0;i<N;i++) cin>>Sum[i];k1: cout<<endl; cout<<"請輸入各類進程所需要資源最大數(shù)目:("<<N*M<<"個)"<<endl; for(i=0;i<M;i++) for(j=0;j<N;j++) { cin>>Max[i][j]; if(Max[i][j]>Sum[j]) { cout<<"占有資源超過了聲明的該資源總數(shù)，請重新輸入！"<<endl; gotok1; } } k2: cout<<endl; cout<<"請輸入各類進程已分派的各類資源的數(shù)目:("<<N*M<<"個)"<<endl; for(i=0;i<M;i++) for(j=0;j<N;j++) { cin>>Allocation[i][j]; if(Allocation[i][j]>Max[i][j]) { cout<<"占有資源超過了聲明的該資源總數(shù)，請重新輸入！"<<endl; gotok2; } } intp; for(i=0;i<N;i++) { p=Sum[i]; for(j=0;j<M;j++) p=p-Allocation[j][i]; Available[i]=p; } for(i=0;i<M;i++) for(j=0;j<N;j++) Need[i][j]=Max[i][j]-Allocation[i][j];}voidrestore(inti){ intj; for(j=0;j<N;j++) { Available[j]+=Request[j]; Allocation[i][j]-=Request[j]; Need[i][j]+=Request[j]; }}intchangedata(inti){ intj; for(j=0;j<N;j++) { Available[j]+=Request[j]; Allocation[i][j]-=Request[j]; Need[i][j]+=Request[j]; } return1;}intSafe()//解決傳過來的第幾個進程{ inti=0; intk=0; intm; intapply,Finish[50]={0}; intj,flag=0; for(i=0;i<N;i++) Work[i]=Available[i]; for(i=0;i<M;i++) { apply=0; for(j=0;j<N;j++) { if(Finish[i]==false&&Need[i][j]<=Work[j]) { apply++; if(apply==N) { for(m=0;m<N;m++) Work[m]=Work[m]+Allocation[i][m]; Finish[i]=true; Temp[k++]=i; i=-1; flag; } } }} for(i=0;i<M;i++) { if(Finish[i]==false) { cout<<"系統(tǒng)不安全!!!本次資源申請不成功!!!"<<endl; return-1; } } cout<<"經(jīng)安全性檢查，系統(tǒng)安全，本次分派成功!!"<<endl; cout<<"安全序列號"; for(i=0;i<M-1;i++) cout<<"P"<<Temp[i]<<","; cout<<"P"<<Temp[i]<<">"<<endl; cout<<endl; return0;}voiddijkstra(){ charch; inti=0,j=0; ch='y'; cout<<"請輸入你要請求的資源進程號(0-"<<M-1<<"):"<<endl; cin>>i; cout<<"請輸入進程"<<i<<"請求Request變量"<<endl; for(i=0;i<N;i++) { cout<<Name[j]<<":"; cin>>Request[i]; } for(i=0;i<N;i++) { if(Request[i]>Need[j][i]) { cout<<"進程"<<i<<"申請的資源大于他需要的資源"; cout<<"分派不合理，不予分派!"<<endl; ch='n'; break; } else if(Request[j]>Available[j]) { cout<<"進程"<<i<<"申請的資源大于系統(tǒng)可運用的資源"; cout<<"分派犯錯,不予分派!"<<endl; ch='n'; break; } if(ch='y') changedata(i); Print(); Safe(); if(Safe()==1) restore(i); } }intmain(){ intc; Create(); Print(); Safe(); while(c) { cout<<" 銀行家算法"<<endl; cout<<"1分派資源"<<endl; cout<<"2離開"<<endl; cout<<"請選擇功能號:"<<endl; cin>>c; switch(c) { case1:dijkstra();break; case0:c=0;break; default:cout<<"請對的選擇功能號（0--1）"<<endl;break; } } return1;}

實驗五文獻管理（一）實驗?zāi)康恼莆瘴墨I的存取方法；掌握文獻的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)；掌握存儲空間的分派和回收；掌握磁盤管理與調(diào)度。（二）實驗內(nèi)容用程序模擬磁盤的調(diào)度過程，并計算各磁盤調(diào)度算法涉及先來先服務(wù)算法、最短尋道時間優(yōu)先算法、掃描算法和循環(huán)掃描算法的平均尋道長度。本實驗是模擬操作系統(tǒng)的磁盤尋道方式，運用磁盤訪問順序的不同來設(shè)計磁盤的調(diào)度算法。實現(xiàn)的磁盤調(diào)度算法有FCFS，SSTF，SCAN，CSCAN和NStepSCAN算法。設(shè)定開始磁道號尋道范圍，依據(jù)起始掃描磁道號和最大磁道號數(shù)，隨機產(chǎn)生要進行尋道的磁道號序列。選擇磁盤調(diào)度算法，顯示該算法的磁道訪問順序，計算出移動的磁道總數(shù)和平均尋道總數(shù)。按算法的尋道效率進行排序，并對各算法的性能進行分析比較。實驗指導(dǎo)：#include<stdio.h>#include<math.h>voidFCFS(intb[],intn,intinit){ inti,s,sum; inta[20]; for(i=0;i<n;i++) a[i]=b[i]; s=init; sum=0; for(i=0;i<n;i++){ printf("第%d次訪問的磁道:%d\n",i+1,a[i]); sum+=abs(s-a[i]); s=a[i]; } printf("平均尋道長度:%f\n",sum*1.0/n);}voidSSTF(intb[],intn,intk){ inti,j,s,sum=0,p; inta[20]; for(i=0;i<n;i++) a[i]=b[i]; for(i=n-1;i>=0;i--){ s=a[0]; p=0; for(j=0;j<=i;j++) if(abs(a[j]-k)<abs(s-k)){ s=a[j]; p=j; } a[p]=a[i]; printf("第%d次訪問的磁道:%d\n",n-i,s); sum+=abs(s-k); k=s; } printf("平均尋道長度:%f\n",sum*1.0/n);}voidSCAN1(intb[],intn,intk){ inti,j,s,sum=0,p,biaoji; inta[20]; for(i=0;i<n;i++) a[i]=b[i]; for(i=n-1;i>=0;i--){ biaoji=0; for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]-k<0){ biaoji=1; p=j; break; } if(biaoji==1){ s=a[p]; for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]<k&&k-a[j]<k-s) { s=a[j]; p=j; } a[p]=a[i]; printf("第%d次訪問的磁道:%d\n",n-i,s); sum+=k-s; k=s; } else{ s=a[0]; for(j=0;j<=i;j++) if(a[j]-k<=s-k) { s=a[j]; p=j; } a[p]=a[i]; printf("第%d次訪問的磁道:%d\n",n-i,s); sum+=abs(k-s); k=s; } } printf("平均尋道長度:%f\n",sum*1.0/n);}voidSCAN2(intb[],intn,intk){ inti,j,s,sum=0,p,biaoji; inta[20]; for(i=0;i<n;