操作系统实验教学大纲.doc

厦门大学实验教学大纲课程编号：TX13 课程类型：学科通修课程课程名称：实用操作系统 课程英文名称：Applied Operating Systems课程总学时：64 实验学时：16总学分：3适用对象：软件学院软件工程专业先修课程：计算机硬件基础实验指导教材及参考书：操作系统实验指导，徐虹 何嘉等编著，清华大学出版社，2004年主要仪器设备：计算机及Windows 和Unix 操作系统一、课程性质、目的和任务操作系统作为计算机专业的一门专业基础课，是计算机专业的核心课程之一，学好与否直接关系到学生是否能更好地学习后续课程。通过本课程的学习，使学生掌握操作系统设计所遵循的基本原理，基本方法，建立多道程序设计环境下的并行程序设计的思维方式。此外，操作系统用到的各种算法也是学生加强算法锻炼的好机会，对日后从事系统开发方面的工作有直接的借鉴作用。二、教学基本要求本门实验课程是对实用操作系统课堂教学的一个重要补充，与理论学习起着相辅相成的作用，是实施实用操作系统教导的一个重要组成部分。通过实验（设计）使学生加强对操作系统原理的理解，深入而直观地理解操作系统使用的各类算法，提高学生自适应能力，为将来使用各类新出现的操作系统打下良好的基础。三、教学内容及要求实验1 进程管理【实验要求】掌握子进程的创建、父子进程的通信及其原理。【实验内容】l 熟悉linux环境的基本使用命令，熟悉使用vi、gdb、gcc等编程工具或软件l 使用系统调用fork（）创建两个子进程，父进程、子进程并发执行，输出并发执行的消息，如：父进程正在执行.子进程1正在执行.子进程2正在执行.一段时间后，父进程杀死子进程，然后结束自己的进程，分别显示：子进程1被父进程杀死子进程2被父进程杀死父进程结束实验2 使用信号量实现进程互斥与同步【实验要求】掌握使用信号量实现进程互斥与同步的方法，独立地编写和调生产者与消费者、读者与写者问题的解决程序。【实验内容】l 使用信号量实现有限缓冲区的生产者和消费者问题l 使用信号量实现读进程具有优先权的读者和写者问题实验3 死锁和预防【实验要求】加深对银行家算法的理解。【实验内容】给出进程需求矩阵C、资源向量R以及一个进程的申请序列。使用进程启动拒绝和资源分配拒绝（银行家算法）模拟该进程组的执行情况。要求：l 初始状态没有进程启动l 计算每次进程申请是否分配？如：计算出预分配后的状态情况（安全状态、不安全状态），如果是安全状态，输出安全序列。l 每次进程申请被允许后，输出资源分配矩阵A和可用资源向量V。l 每次申请情况应可单步查看，如：输入一个空格，继续下个申请实验4 内存管理【实验要求】使学生熟悉存储器管理系统的设计方法，加深对所学各种内存管理方案的了解。【实验内容】随机给出一个页面执行序列，如：1,5,3,4,2,1,3,4,5,7,9,.。要求计算以下几种置换算法的缺页数、缺页率和命中率。l 最佳置换算法OPT（Optimal）l 先进先出算法FIFO（First In First Out）l 最近最少使用算法LRU（Least Recently Used）实验5 处理器调度（3学时）（第14周周二、第14周四）【实验要求】 熟悉使用各种单处理器调度（短程调度）的各种算法。【实验内容】随机给出一个进程调度实例，如：进程 到达时间 服务时间A 03B 26C 44D 65E 82模拟进程调度，给出按照算法先来先服务FCFS、轮转RR（q=1）、最短进程优先SPN、最短剩余时间SRT、最高响应比优先HRRN进行调度各进程的完成时间、周转时间、响应比的值。实验6文件管理【实验要求】熟悉二级存储管理中的文件分配策略。【实验内容】给出一个磁盘块序列：1、2、3、500，初始状态所有块为空的，每块的大小为2k。选择使用位表、链式空闲区、索引和空闲块列表四种算法之一来管理空闲块。对于基于块的索引分配执行以下步骤：（1） 随机生成2k-10k的文件50个，文件名为1.txt、2.txt、50.txt，按照上述算法存储到模拟磁盘中。（2） 删除奇数.txt（1.txt、3.txt、49.txt）文件（3） 新创建5个文件（A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt），大小为：7k、5k、2k、9k、3.5k，按照与（1）相同的算法存储到模拟磁盘中。（4） 给出文件A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt的文件分配表和空闲区块的状态。四、学时分配序列实验名称内容提要实验类型实验 时数实验对象主要仪器设备及配套数实验地点备注1进程管理使用fork创建子进程，并进行父子进程间的通信。设计2本科生计算机1软院机房2使用信号量实现进程互斥与同步使用信号量解决生产者-消费者和读者-写者问题设计4本科生计算机1软院机房3死锁和预防实现银行家算法设计2本科生计算机1软院机房 4内存管理实现OPT、FIFO、LRU置换算法设计3本科生计算机1软院机房5处理器调度实现FCFS、RR、SPN、SRT、HRRN调度算法设计3本科生计算