操作系统实验指导书

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1、操作系统实验指导书徐军利编写工业学院计算机与信息工程系2009年8月实验一 进程管理1目的和要求通过实验理解进程的概念，进程的组成（ PCB 结构），进程的并发执行和操作 系统进行进程管理的相关原语（主要是进程的创建、执行、撤消） 。2实验容用C语言编程模拟进程管理，至少要有：创建新的进程；查看运行进程；换出 某个进程；杀死运行进程以及进程之间通信等功能。3实验环境Windows操作系统、VC+6.0C语言4实验提示PCB结构通常包括以下信息：进程名，进程优先数，轮转时间片，进程所占用 的 CPU 时间，进程的状态，当前队列指针等。可根据实验的不同， PCB 结构的容 可以作适当的增删。主体程

2、序#include conio.h#include stdio.h#include stdlib.hstruct 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* 进程演示系统printf(n*、);printf(n1.创建新的进程2.查看运行进程printf(n3.换出某个进程4.杀死运行进程printf(n5.进程之间通信6.退出系统

3、);););printf(n*、);printf(n 请选择(1 6);a=getchar();switch(a) case1:create( );break;case2:run( ); /* 自定义过程 */ break;case3:huanchu(); /* 自定义过程 */ break;case4:kill( );break;case5:tongxun( ); /* 自定义过程 */ break;case6: exit(0);default: n=0;create( ) /* 创建一个进程的示例(不完整的程序) */ if(shumu=20)printf(n 存已满，请先结束或换出进程

4、n);elseprintf(n 请输入新进程的 pidn); scanf(%d,&neicunshumu-1.pid); printf(n 请输入新进程的优先级 n); scanf(%d,&neicunshumu-1.youxian);printf(n 请输入新进程的大小 n);scanf(%d,&neicunshumu-1.daxiao);shumu+;5实验运行结果* 进程演示系统 *1.创建新的进程2.查看运行进程3.换出某个进程4.杀死运行进程5.进程之间通信6.退出系统*请选择(16) 然后根据你选择的不同，出现不同的结果。6. 实验要求：1) 上机前认真使用 C 语言编写好程序，采

5、用 Visual C+6.0 作为编译环境；2) 上机时独立调试程序3) 根据具体实验要求，填写好实验报告(包括目的和要求、实验容、实验环 境、设计思想、源程序、实例运行结果、总结) 。实验二 进程调度1目的和要求 通过这次实验，理解进程调度的过程，进一步掌握进程状态的转变、进程调度 的策略，进一步体会多道程序并发执行的特点，并分析具体的调度算法的特点，掌 握对系统性能的评价方法。2实验容阅读教材计算机操作系统第二章和第三章，掌握进程管理及调度相关概念 和原理编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程，模拟程序只对 PCB 进行相应的调 度模拟操作，不需要实际程序。假设初始状态为：有 n 个进程处于

6、就绪状态，有 m 个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度 （ 调度过程中，假设处于 执行状态的进程不会阻塞 ） ，且每过 t 个时间片系统释放资源，唤醒处于阻塞队列 队首的进程。程序要求如下：1）输出系统中进程的调度次序；2）计算CPU利用率。3实验环境Windows操作系统、VC+6.0C 语言4实验提示用 C 语言实现提示：int pid ;/进程名int state ;/进程状态2表示“执行”状态1表示“就绪”状态0表示“阻塞”状态struct PCB_typeint cpu_time ;/运行需要的 CPU 时间（需运行的时间片个数）1）程序中进程可用 PCB 表示，其类型

7、描述如下：2）设置两个队列，将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中；将处于“阻塞”状态的进程 PCB挂在队列blocked中。队列类型描述如下：struct QueueNodestruct PCB_type PCB;Struct QueueNode *next;/ready 队列队首指针/ready 队列队尾指针并设全程量：struct QueueNode *ready_head=NULL, *ready_tail=NULL ,*blocked_head=NULL, /blocked 队列队首指针 *blocked_tail=NULL;/blocked 队列队尾指针3）设计子程序：

8、一start_state（）;/读入假设的数据，设置系统初始状态dispath（）;模拟调度calculate。；/计算 CPU 利用率5.实验要求:1）上机前认真使用C语言编写好程序，采用Visual C+6.0作为编译环境；2）上机时独立调试程序3）根据具体实验要求，填写好实验报告（包括目的和要求、实验容、实验环境、 设计思想、源程序、实例运行结果、总结）。4）测试用数据：n=2m=3t=5ready_headblocked headdispath()算法流程图:beginuse_cpu=0 x=0 unuse_cpu=0/*use_cpu中记录CPU运行时间/*unuse_cpu中记录C

9、PU空闲时间是blocked队列不空是ready 队列不空或ready队列不空p 取ready队首元素 p-PCB.state 置运行” 输出 p-PCB.name p-PCB.cpu_time- use_cpu+endunuse_cpu+释放p是否p-PCB.cpu timep入ready队列队尾曰 疋X+x=t是blocked 队首进程入 ready队列队尾；x=0实验三 可变分区存储管理1目的和要求通过这次实验，加深对存管理的认识，进一步掌握存的分配、回收算法的思 想。2实验容阅读教材计算机操作系统第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。 编写程序模拟实现存的动态分区法存储管理。 存空闲区

10、使用自由链管理，采 用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配， 存回收时假定不做与相邻空闲 区的合并。假定系统的存共640K,初始状态为操作系统本身占用64K。在t1时间之后， 有作业A B C、D分别请求8K、16K、64K、124K的存空间；在t2时间之后， 作业C完成；在t3时间之后，作业E请求50K的存空间；在t4时间之后，作业 D完成。要求编程序分别输出t1、t2、t3、t4时刻存的空闲区的状态。3实验环境Windows操作系统、VC+6.0C语言4实验提示用c语言实现提示：1.程序中自由链队列的结点类型可描述如下：struct freelinkint len, address;

11、/* len 为分区长度/* address 为分区起始地址struct freelink *next; 存占用区用链表描述，其结点类型描述如下： struct busylinkchar name; /* 作业或进程名 name= S表示OS占用int len , address;structbusylink *next;并设全程量：structfreelink*free_head=NULL;/自由链队列 （带头结点） 队首指针structbusylink*busy_head=NULL,/占用区队列队 （带头结点） 首指针*busy_tail=NULL ；/占用区队列队尾指针2.设计子函数：v

12、oid start(void);/* 设置系统初始状态 */struct freelink * p;struct busylink *q;free_head=(struct freelink*)malloc(sizeof(struct freelink); free_head-next=NULL; / 创建自由链头结点 busy_head=busy_tail=(struct busylink*)malloc(sizeof(struct busylink);busy_head-next=NULL; / 创建占用链头结点p=( struct freelink *)malloc(sizeof(str

13、uct freelink);p-address=64;p-len=640-64; (OS 占用了 64K )p-next=NULL;free_head-next=p;q=( struct busylink *)malloc(sizeof(struct busylink);q- name= S ;/* S 表示操作系统占用*/q-len=64; q-address=0; q-next=NULL; busy_head-next=q; busy_tail=q;void requireMemo(char name, int require); /* 模拟存分配 */void freeMemo(char

14、 name); /* 模拟存回收 */void past(int time); /* 模拟系统过了 time 时间 */void printlink(); /* 输出存空闲情况(自由链的结点) */3.设计主函数：main() start();past(t1);requireMemo( A ,8)r;equireMemo( B ,16);requireMemo( C ,64); requireMemo( D ,124);printlink();past(t2);freeMemo( C );printlink();past(t3);requireMemo( E ,50); printlink()

15、;freeMemo( D );5. 实验要求：1）上机前认真使用C语言编写好程序，采用 Visual C+6.0作为编译环境;2）上机时独立调试程序3）根据具体实验要求，填写好实验报告（包括目的和要求、实验容、实验环境、设计思想、源程序、实例运行结果、总结） 。requireMemo(char name, int require)流程图如下:endprintf( “ Can t allocabeginfree head-next-len=requirep=(struct busyli nk*)malloc(te否”);w=free_head-n ext;p-n ame=n ame;p-addr

16、ess=free_head-n ext-address;p-le n=require; p-n ext=NULLbusy tail-n ext=p;busy tail=p;free_head-n ext=w-n ext;w_len=requirew-address=w-address+reqire;w-le n= w-le n-require;u=free_head;v=Tiee head-nexl;free(w)1Fu-n ext=w w-n ext=vP1end(v!=NULL)& v-len w-lenu=vv=v- nextfreeMemo(char name)流程图如下:,n ame

17、)实验四 页式虚拟存储管理页面置换算法1目的和要求存储管理的主要功能之一是合理的分配空间。 请求页式管理是一种常用的虚 拟存储管理技术。 本实验的目的是： 通过编写和调试请求页式存储管理中页面置 换算法的模拟程序以加深对存储管理方案的理解， 了解虚拟存储技术的特点， 掌 握请求页式存储管理的页面置换方法。2实验容阅读教材计算机操作系统第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。 编写程序模拟实现页式虚拟存储管理的最佳页面置换算法。前提：（1）页面分配采用固定分配局部置换。（2）作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。可以从键盘输入也可以 从文件读入。（3）置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存

18、放在文件中，但必 须清晰可读，便于检验。3实验环境Windows操作系统、VC+6.0C语言4实验提示（1）数据结构 要模拟实现某一个置换算法，有如下一些对象需要用相关的数据结构来描 述：作业的页面走向（执行过程中对页面的访问顺序） 。可以用数组也可以 用字符串。如果用数组，则页面走向的长度受数组长度限制，如果用字 符串，则需要将字符串进行解析，将字符串经过解析处理后变成一个页面的排列顺序。考虑最佳置换算法 （“向前看”）和其他置换算法（“向 后看“）的特点。页框（作业分得的物理块） 。由于作业分得的物理块数在置换算法执行 之前已经确定，可以用一些比较简单的数据结构实现。在综合置换算法 的原理

19、，可以灵活采用相应的数据结构（如队列、数组、堆栈） ，尽可 能使程序的时间复杂度最低。 采用不同的数据结构还要配合在数据结构 上的相应操作才行。2）功能模块划分大体上可以将整个程序的模块划分成如下几个部分：1）主模块：主要是初始化、界面和模块调用。2）页面走向输入模块。（从键盘读入数据结构或将页面走向写入文件）3）置换算法模块。* 判断模块。决定换出哪一块。每一种置换算法对应一种判断算 法。* 调整模块。根据判断模块的结果， 调整作业分得物理块集合中 逻辑页面的情况。* 置换过程输出模块（在显示器上显示或写入文件） 。该模块每 发生一次置换，由置换算法模块调用一次。除此之外，有些反复执行的操作

20、考虑用过程或函数实现。总而言之，整个程序应该结构清晰，界面友好，可读性好，易调试，易扩充，易维护。5. 实验要求：1）上机前认真使用C语言编写好程序，采用Visual C+6.0作为编译环境;2）上机时独立调试程序3）根据具体实验要求，填写好实验报告（包括目的和要求、实验容、实验环境、设计思想、源程序、实例运行结果、总结）实验五 用户接口实验1目的和要求通过上机操作的实践理解操作系统的作业级接口，着重理解 shell 的作用和 工作过程，通过编写程序，在程序中调用操作系统的系统调用来加深对程序级接 口的理解，着重理解系统调用的实现。2实验容选做任意一个：能够熟练使用 Linux 系统的键盘命令

21、和 X-window 图形界面，熟悉 shell 编程语言，编写一个简单的 shell 程序。指导学生在核文件中添加一个 自定义的系统调用（或者利用现有操作系统的系统调用） ，编程来调用 自己设计（选定）的这系统调用。练习使用DOS勺键盘命令，熟悉批处理编程的语法，编写带参数的简单 批处理程序，通过使用 DOS勺作业级接口（键盘命令）和 WINDOWS作 业级接口（图形界面）来分别理解二者的shell 工作原理。理解Command.cor和IE在操作系统中的作用。编写汇编语言程序，调用21号软中断，理解系统调用的作用和功能，具体体会其实现。编写程序， 调用windows的API,理解windows的系统调用作用和功能。3实验环境安装有多个操作系统的 卩。机（DOS Windows Linux ）4实验要求：1）上机前认真使用C语言编写好程序，采用Visual C+6.0作为编译环境；2）上机时独立调试程序3）根据具体实验要求，填写好实验报告（包括目的和要求、实验容、实验 环境、源程序、运行结果、总结） 。