操作系统课程设计(设备管理)

1、操作系统课程设计（设备管理） 目目 录录 一 引言.1 1.1 课程设计题目.1 1.2 课程设计的目的.1 1.3 小组人数.1 1.4 编程语言.1 1.5 课程设计内容.1 1.6 界面设计如图.1 二 课程设计任务及要求.2 2.1 设计任务.2 2.2 设计要求.2 三 算法及数据结构.2 3.1 算法的总体思想（流程）.2 3.2 equipment 模块.3 3.2.1 功能.3 3.2.2 数据结构.3 3.3 cpu 模块.4 3.3.1 功能.4 3.3.2 数据结构.4 3.3.3 算法.4 3.4 form1 模块.4 3.4.1 功能.4 3.4.2 算法.5 四 程

2、序设计与实现 .5 4.1 程序流程图.5 4.2 基本思想.6 4.3 定义的公共变量或数据结构.7 4.4 实验部分代码.7 4.5 运行截图.12 4.6 使用说明.15 五 总结 .15 六 参考文献 .15 一一 引言引言 1.11.1 课程设计题目课程设计题目 实现一个模拟操作系统。 1.21.2 课程设计的目的课程设计的目的 通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理理解，进一步了解操作系 统的实现方法，并可练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力。 1.31.3 小组人数小组人数 建议 34 人一组共同完成模拟系统的实现。 1.41.4 编程语言编程语言 建议使用

3、vc、vb、c#、java 等 windows 环境下的程序设计语言，以借助这些语言 环境来模拟硬件的一些并行工作。 1.51.5 课程设计内容课程设计内容 模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括进程管理、存储管 理、设备管理、文件管理和用户接口四部分。 1.61.6 界面设计如图界面设计如图 图图 1.1 二二 课程设计任务及要求课程设计任务及要求 2.12.1 设计任务设计任务 设计一个设备管理分配程序，按先来先服务的算法，对设备进行分配。 2.22.2 设计要求设计要求 设备管理主要包括设备的分配和回收。 (1)模拟系统中有 a、b、c 三种独占型设备，a 设备 3 个

4、，b 设备 2 个，c 设备 1 个。 (2)因为模拟系统比较小，因此只要设备表设计合理即可。 (3)采用先来先服务分配策略，采用设备的安全分配方式。 (4)屏幕显示 每个设备是否被使用，哪个进程在使用该设备，哪些进程在等待使用该设备。 三三 算法及数据结构算法及数据结构 3.13.1 算法的总体思想（流程）算法的总体思想（流程） 设备管理的功能是按照设备的类型和系统采用的分配策略，为请求 i/o 进程 分配一条传输信息的完整通路。合理的控制 i/o 的控制过程，可最大限度的实现 cpu 与设备、设备与设备之间的并行工作。 1.监视所有设备。为了能对设备实施有效的分配和控制，系统能获取设备的

5、状态。设备状态保存在设备控制表（devicetable）中，并动态的记录状态的变化 及有关信息。 2.制定分配策略。按先来先服务的算法，进行设备分配。 3.设备的分配。把设备分配给进程。 4.设备回收。当进程运行完毕后，要释放设备，则系统必须回收，一边其他 进程使用。 图 3.1 3.23.2 equipmentequipment 模块模块 3.2.13.2.1 功能功能 记录设备的状态及相关信息 检查设备是否被调用 对设备进行分配 进程结束对设备进行回收 3.2.23.2.2 数据结构数据结构 一个 devicetable 类、一个 devicetable 函数。 devicetable 是

6、设备分配表，说明设备的分配状况，是否被占用。 device 类说明了设备是如何使用的。每个设备是否被使用，哪个 进程在使用该设备，哪些进程在等待使用该设备。 3.33.3 cpucpu 模块模块 3.3.13.3.1 功能功能 进程对设备的调用，当进程使用设备时，检查设备是否空闲。如果空闲， 则调用该设备；如果设备正被使用，则将该进程阻塞到该设备的阻塞队列中，等 到设备空闲时，再被唤醒，调用设备。 3.3.23.3.2 数据结构数据结构 一个设备的枚举类型 devicetype，一个 cpu 函数。 cpu 函数中调用 equipment 模块中的函数对设备进行检测。如果设备空闲， 就调用该设

7、备；如果设备真在被使用，则该进程被阻塞到该设备的阻塞队列 中。 3.3.33.3.3 算法算法 通过调用 equipment 模块中的函数对设背进行检测：如果设备空闲，则使 用该设备；如果设备正在工作，则进程被阻塞。 3.43.4 form1form1 模块模块 3.4.13.4.1 功能功能 界面管理 图 3-2 启动进程，如果要使用设备，按先来先服务的算法调用设备。此模块中 有一个设备调用函数public int allocate(devicetype type)，根据设备的物理名调用设备，并将 信息显示显示到界面中。 3.4.23.4.2 算法算法 先来先服务(fcfs, first c

8、ome first service)分配算法： 每一设备有一队列管理，当多个作业或任务对同一设备提出 i/o 请求时， 该算法把请求的先后次序排成一个等待该设备的队列，设备分配程序把设备 分配给队列中的第一各作业。 四四 程序设计与实现程序设计与实现 4.14.1 程序流程图程序流程图 y n n n y 执行的进程根据设 备的物理名调用设 备 设备 a 是 否空闲 设备 b 是 否空闲 设备 c 是 否空闲 进程结束，回收设 备 y 将该进程放到设 备 a 的阻塞队列 中 将该进程放到设 备 b 的阻塞队列 中 将该进程放到设 备 c 的阻塞队列 中 图 4-1 4.24.2 基本思想基本思

9、想 进程调用设备。先调用 a 类设备， a 类设备一共有三个，如果有空闲的设备， 则进程就可调用；否则将进程阻塞到设备 a 的阻塞队列中，等待设备，等到 a 类设备有 空闲设备时，就唤醒该进程，在断点处继续进行程序。再调用 b 类设备， b 类设备一共 有两个，如果有空闲的设备，则进程就可调用；否则将进程阻塞到设备 b 的阻塞队列中， 等待设备，等到 b 类设备有空闲设备时，就唤醒该进程，在断点处继续进行程序。最后 调用 c 类设备， c 类设备只有一个，c 设备是临界资源，如果 c 设备空闲，则进程就可 调用；否则将进程阻塞到设备 c 的阻塞队列中，等待设备，等到 c 设备空闲，就唤醒该 进

10、程，在断点处继续进行程序。 4.34.3 定义的公共变量或数据结构定义的公共变量或数据结构 anum，bnum，cnum 分别表示设备 a，b，c 空闲数目 public enum devicetype 枚举型的数据类型 列举出三种设备 public struct devicetable 定义一个设备表的结构体 public class device 设备类 public bool judgedevice(devicetype type) 检查类型为 type 的设备是否可用 public int allocate(devicetype type) 分配设备,返回第几个设备被占用 public

11、 void deallocate(devicetype type, int a) 回收设备 4.44.4 实验部分代码实验部分代码 namespace windowsapplication2 public partial class form1 : form public static int anum = 3, bnum = 2, cnum = 1; public enum devicetype a, b, c, public struct devicetable public devicetype devicetype; public int total; public int usest

12、ate; /0空闲，1占用 public devicetable(devicetype type, int total) /定义一个构造 函数 this.total = total; devicetype = type; usestate = new inttotal; for (int i = 0; i 0) str = true; break; case devicetype.b: if (table1.total 0) str = true; break; case devicetype.c: if (table2.total 0) str = true; break; return s

13、tr; / /分配设备分配设备, ,返回第几个设备被占用返回第几个设备被占用/ / public int allocate(devicetype type) int k = 0; switch (type) /使用switch语句选择分配设备不同函 数 case devicetype.a: table0.total-; for (int i = 0; i 3; i+) if (table0.usestatei = 0) table0.usestatei = 1; k = i; break; break; case devicetype.b: table1.total-; for (int i

14、= 0; i 2; i+) if (table0.usestatei = 0) table0.usestatei = 1; k = i; break; break; case devicetype.c: table2.total-; break; return k; / /回收设备回收设备/ / public void deallocate(devicetype type, int a) switch (type) case devicetype.a: table0.total+; table0.usestatea = 0; break; case devicetype.b: table1.t

15、otal+; table1.usestatea = 0; break; case devicetype.c: table2.total+; table2.usestatea = 0; break; public form1() initializecomponent(); / / 分配设备时的颜色变化分配设备时的颜色变化/ / private void button7_click(object sender, eventargs e) anum-; string result1 = ; device d1 = new device(); int m1 = d1.allocate(devicet

16、ype.a); result1 = convert.tostring(m1); switch (anum) case 2: this.button1.backcolor = color.red; break; case 1: this.button2.backcolor = color.red; break; case 0: this.button3.backcolor = color.red; break; default: messagebox.show(无设备可分配); break; private void button8_click(object sender, eventargs

17、e) bnum-; string result2 = ; device d2 = new device(); int m2 = d2.allocate(devicetype.b); switch (bnum) case 1: this.button4.backcolor = color.red; break; case 0: this.button5.backcolor = color.red; break; default: messagebox.show(无设备可分配); break; result2 = convert.tostring(m2); private void button9

18、_click(object sender, eventargs e) cnum-; string result3 = ; device d1 = new device(); int m3 = d1.allocate(devicetype.c); if (cnum = 0) this.button6.backcolor = color.red; else messagebox.show(无设备可分配); result3 = convert.tostring(m3); 4.54.5 运行截图运行截图 屏幕显示 主存使用情况示意图，哪些主存块已分配，哪些主存块未分配，以不同的颜 色表示，灰色表示设备空闲，红色表示设备已分配 初始化为所有设备都是空闲状态，如下图所示 图 4-2 分配设备 a 正常情况下，如图所示： 图 4-3 分配设备 a 非正常情况下，例如需要设备数超过实际有的设备数时，如图所示： 图 4-4 3 个设备 a 都被分配出去，回收设备 a 时正常情况如下图所示： 图 4-5 4.64.6 使用说明使用说明 设备管理主要包括设备的分配和回收。 1. 设备的模拟 模拟系统中有 a、b、c 三种独占型设备，a 设备 3 个，b 设备 2 个，c 设备 1 个。 2. 数据结构 因为模拟系统比较小，因此