《操作系统课程》实验(实训)指导大纲.doc

操作系统课程实验（实训）指导大纲课程编号：G611SG0004课程性质：学科基础课适用专业：计算机科学与技术 网络工程 数字媒体实验学时：16实验教材：自编符合认证标准：具有运用工程基础知识和本专业基本理论知识解决问题的能力，具有系统的工程实践学习经历； 完成本课程实验（实训）总软件最少行数： 2000实验成绩评价方法：学生每完成一个实验项目，要求独立认真的填写实验报告。实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现，结合填写的实验报告评定实验成绩，成绩的评定按百分制评分。老师根据平时实验的分数之和取平均分，得出综合成绩。 实验（实训）内容： 实验一 操作系统安装及熟练使用（一）实验目的熟悉Windows/Linux操作系统的安装过程与安装方法，并掌握该操作系统所提供的用户接口环境，并为后续实验做好编程环境准备。（二）实验项目内容1、熟悉Windows/Linux操作系统的安装过程与安装方法，并掌握该操作系统所提供的用户接口环境，通过系统提供的用户管理程序、查看系统中的用户情况、进程、线程、内存使用情况等，学会使用它进行监视进程的状况、系统资源的使用情况及用户情况。并为后续实验做好编程环境准备。2、用C语言编写一小段程序，使其可以通过某个系统调用来获得OS提供的某种服务。（三）主要仪器设备 一台PC机（四）实验室名称 计算机中心实验室（五）实验报告撰写（撰写的格式采用教务处所提供的样本见附件） .实验二 编程模拟进程间的同步和互斥（一）实验目的通过实验加强对进程同步和互斥的理解，并掌握进程（线程）的创建和调用方法。学会使用信号量解决资源共享问题。学生可以自己选择在Windows或Linux系统下编写。代码不得少于200行。（二）实验项目内容1以下为Linux系统下参考程序，请编译、运行并观察程序的输出，并分析实验结果，写出实验报告。#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;2写一程序模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者消费者问题。 提示：(1) PV操作同步机构，由P操作原语和V操作原语组成，它们的定义如下：P操作原语P(s)：将信号量s减去1，若结果小于0，则执行原语的进程被置成等待信号量s的状态。V操作原语V(s)：将信号量s加1，若结果不大于0，则释放一个等待信号量s的进程。这两条原语是如下的两个过程：procedure p (var s: semaphore);begin s:=s-1;if s0 then W(s)end pprocedure v (var s: semaphore);begin s: =s+1;if s=0 then R(s)end V其中W(s)表示将调用过程的进程置为等待信号量s的状态；R(s)表示释放一个等待信号量s的进程。在系统初始化时应把semaphore定义为某个类型，为简单起见，在模拟实验中可把上述的semaphore直接改成integer。（2）生产者消费者问题。假定有一个生产者和消费者，生产者每次生产一件产品，并把生产的产品存入共享缓冲器以供消费者取走使用。消费者每次从缓冲器内取出一件产品去消费。禁止生产者将产品放入已满的缓冲器内，禁止消费者从空缓冲器内取产品。假定缓冲器内可同时存放10件产品。那么，用PV操作来实现生产者和消费者之间的同步，生产者和消费者两个进程的程序如下：B:array 0.9 of products;s1,s2: semaphore;IN, out; integer;IN:=0;out:=0;cobeginprocedure producer;c: products;beginL1:produce (c);p (s1);BIN:=C;IN:=(IN+1)mod 10;v(s2);goto L1end;procedure consumer;x: products;beginL2:P(s2);x:=Bout;out:=(out+1) mod 10;v(s1);consume(x);goto L2end;coend其中的semaphore和products是预先定义的两个类型，在模拟实现中semaphore用integer或char等代替。（三）主要仪器设备 一台PC机（四）实验室名称 计算机中心实验室（五）实验报告撰写（撰写的格式采用教务处所提供的样本见附件） .实验三 编程实现银行家安全算法（一）实验目的通过实验加强对银行家安全算法的理解和掌握。代码至少500行。（二）实验项目内容熟悉避免死锁发生的方法，死锁与安全序列的关系，编程实现银行家算法，要求输出进程的安全序列。要求：1、需写出设计说明；2、设计实现代码及说明3、运行结果；（三）主要仪器设备 一台PC机（四）实验室名称 计算机中心实验室（五）实验报告撰写（撰写的格式采用教务处所提供的样本见附件）实验四 进程调度算法的实现（一）实验目的通过实验加强对进程调度算法的理解和掌握。代码至少500行。（二）实验项目内容编写程序实现进程调度算法，具体可以编写程序实现先来先服务算法或优先度高者调度算法。要求：1、需写出设计说明；2、设计实现代码及说明3、运行结果；（三）主要仪器设备 一台PC机（四）实验室名称 计算机中心实验室（五）实验报告撰写（撰写的格式采用教务处所提供的样本见附件）实验五 存储管理的模拟实现（一）实验目的存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。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请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式管理的页面置换算法。代码至少500行。（二）实验项目内容1过随机数产生一个指令序列，共320条指令。其地址按下述原则生成：50%的指令是顺序执行的；25%的指令是均匀分布在前地址部分；25%的指令是均匀分布在后地址部分；#具体的实施方法是：A. 在0，319的指令地址之间随机选区一起点M;B. 顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；C. 在前地址0，M+1中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M;D. 顺序执行一条指令，其地址为M+1；E. 在后地址M+2，319中随机选取一条指令并执行；F. 重复AE，直到执行320次指令。2指令序列变换成页地址流 设：（1）页面大小为1K；（2） 用户内存容量为4页到32页；（3） 用户虚存容量为32K。在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为： 第0条第9条指令为第0页（对应虚存地址为0，9）； 第10条第19条指令为第1页（对应虚存地址为10，19）； 。 第310条第319条指令为第31页（对应虚存地址为310，319）；按以上方式，用户指令可组成32页。3. 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。A. FIFO先进先出的算法B. LRU最近最少使用算法CLFU最少访