操作系统实验指导书-确定稿.doc

南昌工程学院操作系统实验指导书09信息管理与信息系统（本）01杨朝晖编2011 年 9 月 目 录实验一 Linux基本命令的使用2实验二 进程实验3实验三 信号量实践程序实验5实验四 生产者-消费者程序实验8实验五 存储管理实验11实验六 进程通信实验12实验七 时间片轮转进程调度算法实验14实验八 文件系统实验16实验一 Linux基本命令的使用一、实验目的1 熟悉linux操作系统环境。2 掌握linux环境下一些常用命令的使用。二、实验设备和仪器1计算机 2linux操作系统三、实验内容及要求 1.cd切换目录2.mkdir建立一个新目录3.cp文件拷贝4.ls显示目录及文件的内容5.mv更改文件名称6.cat浏览文件内容7.chmod更改文件或目录的访问权限8.rm删除文件9.sort文件排序命令四、实验原理及步骤 实验原理 linux许多命令看起来简单而普通，但是当它们组织在一起时就表现出强有力的功能和用途。所以还需掌握linux环境下复合命令的使用。2. 步骤1） 将/bin子目录下文件和子目录存入file1;2） 将/use/bin子目录下文件和子目录追加到file1;3） 从file1中选取可执行文件的行，存入file2;4） 从文件file2中选取文件名垂直列存入file31.五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验二 进程实验一、实验目的1学会在linux下创建进程；2观察进程并发执行的情况；3加深对进程的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2linux操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：#include#include#includeint main(void) pid_t pid; int data=5; if(pid=vfork()0) printf(fork error); exit(0); else if(pid=0) data-; printf(childs data is %dn,data); execve(newproc,0,0); data-; printf(childs data is %dn,data); exit(0); else printf(parents data is %dn,data); exit(0); exit(0);/注意，此处的程序单独编译#includemain() int i; printf(this is in newproc!n); for(i=0;i400000;i+) / putchar(i); 四、实验原理及步骤 实验原理 进程用来述程序的并发执行，进程有3种基本状态：运行态、就绪态和阻塞态。进程各状态间可进行相互转换。各进程按时间片的方式进行轮转调度。 2. 步骤 gedit proc.c (编辑程序)gcc o proc proc.c（编译、链接程序） gedit newproc.c (编辑程序) gcc o proc newproc.c（编译、链接程序） ./proc（执行程序）五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验三 信号量实践程序实验一、实验目的1学会使用信号量解决资源共享问题；2观察各进程并发执行竟争资源的情况；3加深对信号量的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2linux操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：/*file: semaphore.c*/ 信号量实践程序，在程序中建立了5个进程，每个进程都尝试运行update_file()#include#include#include#include#include#include#include#define NUM_PROCS 5#define SEM_ID 250#define FILE_NAME /tmp/sem_aaa#define DELAY 4000000void update_file(int sem_set_id, char *file_path, int number)struct sembuf sem_op;FILE *file;/等待信号量的数值变为非负数，此处设为负值，相当于对信号量进行P操作sem_op.sem_num=0;sem_op.sem_op=-1;sem_op.sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);/写文件，写入的数值是当前进程的进程号file=fopen(file_path,w);if(file)/临界区fprintf(file,%dn,number);printf(%dn,number);fclose(file);/发送信号，把信号量的数值加1，此处相当于对信号量进行V操作sem_op.sem_num=0;sem_op.sem_op=1;sem_op.sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);/子进程写文件void do_child_loop(int sem_set_id,char *file_name)pid_t pid=getpid();int i,j;for(i=0;i3;i+)update_file(sem_set_id,file_name,pid);for(j=0;j4000000;j+);int main(int argc,char *argv)int sem_set_id; /信号量集的IDunion semun sem_val; /信号量的数值，用于semctl()int child_pid;int i;int rc;/ 建立信号量集，ID是250，其中只有一个信号量sem_set_id=semget(SEM_ID,1,IPC_CREAT|0600);if(sem_set_id=-1)perror(main: semget);exit(1);/把第一个信号量的数值设置为1sem_val.val=1;rc=semctl(sem_set_id,0,SETVAL,sem_val);if(rc=-1)perror(main:semctl);exit(1);/建立一些子进程，使它们可以同时以竞争的方式访问信号量for(i=0;iNUM_PROCS;i+)child_pid=fork();switch(child_pid)case -1: perror(fork);case 0: /子进程do_child_loop(sem_set_id,FILE_NAME);exit(0);default: /父进程接着运行break;/等待子进程结束for(i=0;iNUM_PROCS;i+)int child_status;wait(&child_status);printf(main:were donen);fflush(stdout);return 0;四、实验原理及步骤 实验原理 为使多个进程能互斥地访问某临界资源，只需为该资源设置一个互斥信号量mutex,并设其初值为1，然后将各进程的临界区CS置于P(mutex)和V（mutex）操作之间即可。 2. 步骤 gedit semaphore.c (编辑程序)gcc o semaphore semaphore.c （编译、链接程序） ./semaphore（执行程序）五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验四 生产者-消费者程序实验一、 实验目的1学会使用信号量解决资源共享问题；2观察生产者和消费者进程并发执行竞争资源的情况；3进一步以实例加深对信号量的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2linux操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：/生产者-消费者程序/file producer-consumer.c/在程序中，父进程建立许多子进程，父进程增加信号量的数值，子进程减少信号量的数值#include#include#include#include#include#include#define NUM_LOOPS 20int main(int argc,char *argv)int sem_set_id; /信号量集的IDunion semun sem_val; /信号量的数值int child_pid; /子进程的PIDstruct sembuf sem_op; /信号量操作结构int i;int rc; /返回值struct timespec delay; /延迟时间/建立信号量集，集中只含有一个信号量sem_set_id=semget(IPC_PRIVATE,1,0600);if(sem_set_id=-1)perror(main:semget);exit(1);printf(semaphore set created ,semaphore set id %dn,sem_set_id);/信号量数值设置为零sem_val.val=0;rc=semctl(sem_set_id,0,SETVAL,sem_val);/建立子进程child_pid=fork();switch(child_pid)case -1: /失败perror(fork);case 0:for(i=0;iNUM_LOOPS;i+)/被阻塞，直到信号量的数值变为非负值sem_op.sem_num=0;sem_op.sem_op=-1;sem_op.sem_flg=0;semop(sem_set_id,&sem_op,1);printf(consumer:%dn,i);fflush(stdout);break;default: /父进程for(i=0;i3*(RAND_MAX/4)delay.tv_sec=0;delay.tv_nsec=10;nanosleep(&delay,NULL);break;return 0;四、实验原理及步骤 实验原理 进程用来述程序的并发执行，进程有3种基本状态：运行态、就绪态和阻塞态。进程各状态间可进行相互转换。各进程按时间片的方式进行轮转调度。 2. 步骤 gedit producer-consumer.c (编辑程序)gcc o producer-consumer producer-consumer.c（编译、链接程序） ./ producer-consumer（执行程序）五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验五 存储管理实验一、实验目的1在Win2000下观察虚拟内存管理程序的性能；2学会设置交换文件的大小并观察交换文件的大小；3进一步加深对虚拟内存管理的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2Win2000操作系统三、实验内容及要求 1. 用系统监视器观察虚拟内存管理程序的性能；2. 设置交换文件的大小并观察交换文件的大小；3. 观察32位模块程序的加载情况；实验后，要求写出一份详细的实验报告。四、实验原理及步骤 实验原理win2000将有限的物理内存映射至虚拟内存空间，每个应用程序都如同拥有4GB的内存地址空间。 应用程序通过调度程序（换页器）使用虚拟内存，当需要更多的内存空间时，换页器会将一部分内存页面换到硬盘上，以此来模拟更多的内存。应用程序不会意识到自己是在真正的物理内存上，还是在硬盘的虚拟内存中。2. 步骤（1） 启动程序/管理工具/性能（2） 控制面板/系统/高级/性能（3） 程序/附件/系统工具/系统信息五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验六 进程通信实验一、实验目的1了解linux环境下通过共享内存实现进程间通信的程序编写方法；3以实例加深进程间通讯的另一种机制：共享内存的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2linux操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：#include#include#include#include#define KEY 1234 /键#define SIZE 1024 /欲建立的共享内存的大小int main() int shmid;char *shmaddr;struct shmid_ds buf;shmid=shmget(KEY,SIZE,IPC_CREATE|0600);/建立共享内存if(shmid=-1) printf(create share memory failed: %s,strerror(errno);return 0; if(fork()=0) shmaddr=(char *)shmat(shmid,NULL,0);/系统自动选择一个地址连接 if(shmaddr=(void *)-1) printf(connect to the share memory failed: %s,strerror(errno); return 0; strcpy(shmaddr,hello,this is child process!n); shmdt(shmaddr); /断开与共享内存的连接 return 0; else sleep(3); /等待子进程执行完毕 shmctl(shmid,IPC_STAT,&buf); /取得共享内存的相关信息 printf( size of the share memory:); printf(shm_segsz=%d bytes n,buf.shm_segsz); printf(process id of the creator:); printf(shm_cpid=%dn,buf.shm_cpid); printf(process id of the last operator:); printf(shm_lpid=%dn,buf.shm_lpid); shmaddr=(char *)shmat(shmid,NULL,0);/系统自动选择一个地址连接 if(shmaddr=(void *)-1) printf(connect to the share memory failed: %s,strerror(errno); return 0; printf(print the content of the share memory:); printf(%sn,shmaddr); shmdt(shmaddr); /断开与共享内存的连接 shmctl(shmid,IPC_RMID,NULL); /当不再有任何其他进程使用该共享内存时系统将自动销毁它四、实验原理及步骤 实验原理 共享内存是Linux支持的3种进程间通信机制中的一种。它实际上是一段特殊的内存区域，这一段区域可以被两个或两个以上的进程映射至自身的地址空间中。一个进程写入共享内存中的信息，可以被其他使用这个共享内存的进程，通过一个简单的内存读操作读出，从而实现了进程间的通信。 2. 步骤 gedit proc.c (编辑程序)gcc o proc proc.c（编译、链接程序） ./proc（执行程序）五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验七 时间片轮转进程调度算法实验一、实验目的1观察Win2000环境下的时间片轮转进程调度算法；3以实例加深对进程调度算法的理解。 二、实验设备和仪器1计算机 2Win2000操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：#include#includeDWORD ChildMain(); DWORD ChildMain1();int bb=1;main() int i,c=98; INT giThreadNumber = 1; DWORD dwThreadId; / 新线程的标识符 HANDLE hThread; / 新线程的句柄 INT iThread; /在对话框中选择的线程数 DWORD dwCreationFlags=0; / 线程创建标志 hThread = CreateThread( NULL, 0, ( LPTHREAD_START_ROUTINE )ChildMain, ( LPVOID )giThreadNumber, dwCreationFlags, & dwThreadId ); hThread = CreateThread( NULL, 0, ( LPTHREAD_START_ROUTINE )ChildMain1, ( LPVOID )giThreadNumber, dwCreationFlags, & dwThreadId ); printf(线程1的输入:n); /c=scanf(%d,&c); for(i=0;i1000000000;i+); printf(线程1的输出%dn,c); printf(%dn,bb);DWORD ChildMain(giThreadNumber) / 子线程号 long int i,b; char c=99; for(i=0;i1000000000;i+); printf( bbbbbbn ); bb=1000; printf(线程2的输入:n); /scanf(%d,&b); printf(线程2的输出%d,%dn,c,b);DWORD ChildMain1(giThreadNumber) / 子线程号 char c=100; long int i,b; printf( ccccccn ); for(i=0;i100000000;i+); bb=10; printf(线程3的输入:n); /scanf(%d,&b); printf(线程3的输出%d,%dn,c,b);四、实验原理及步骤 实验原理 进程有3种基本状态：运行态、就绪态和阻塞态。进程各状态间可进行相互转换。各进程按时间片的方式进行轮转调度。进程调度算法主要有：FCJS，SJF，RR，HRN等。 2. 步骤 gedit proc.c (编辑程序)gcc o proc proc.c（编译、链接程序） ./proc（执行程序）五、实验报告要求：在实验报告中，要求详细填写如下内容：实验目的，实验设备和仪器，实验原理简述，实验记录，实验结果分析及数据处理，问题与讨论。实验八 文件系统实验一、实验目的1 以实例加深了解Win2000环境下的文件编程方法；2以实例加深了解Linux环境下的文件编程方法；二、实验设备和仪器1计算机 2Win2000操作系统3Linux操作系统三、实验内容及要求 要求读懂程序，并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。程序如下：/文件操作，在linux下的文件编程#include#include#includeint main(int argc,char *argv);#define BUF_SIZE 96#define OUTPUT_MODE 0700int main(int argc,char *argv)int in_fd,out_fd,rd_count,wt_count;char bufferBUF_SIZE;if(argc!=3) exit(1);in_fd=open(argv1,O_RD