操作系统实验教案

1、信 电 工 程 学 院 实 验 教 案实验名称进程管理实验编号实验学时2实验时间类别必修（） 限选（ ） 任选（ ） 类型演示、验证（）综合、设计（）辅助教师职称授课班级教材讲义操作系统实验指导书教学过程备注实验目的(1) 掌握进程调度的基本概念。(2) 掌握进程调度算法。(3) 高级语言模拟进程的时间片轮转调度算法，响应比高者优先调度算法。实验方法原理在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。当就绪进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器。本实验模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理机调度的工作。实验环境1pc微机。2wind

2、ows 操作系统。3vc+开发环境。实验步骤1、设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序(1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块pcb来代表。设计pcb结构。(2) 每次运行所设计的进程调度程序前，为每个进程任意确定它的“要求运行时间”。(3) 把五个进程按顺序排成循环队列，用指针指出队列连接情况。另用一标志单元记录轮到运行的进程。(4) 处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。(5) 进程运行一次后，应把该进程的进程控制块中的指针值送到标志单元，以指示下一个轮到运行的进程。(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面的（4）和（5）的步骤，直到所有的进程都成为“结束”

3、状态。(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。(8) 为五个进程任意确定一组“要求运行时间”，启动所设计的处理器调度程序，显示或打印逐次被选中的进程名以及进程控制块的动态变化过程。实验内容（数据）2、设计一个按响应比高者优先调度算法实现进程调度的程序。(1) 假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块pcb来代表，设计pcb结构。(2) 在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，为每个进程任意确定它的“等待时间”和“要求运行时间”。(3) 为了调度方便，把五个进程按给定的响应比从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出

4、队列的连接情况。(4) 处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变响应比的办法，进程每运行一次重新计算各进程的响应比。 (5) 进程运行一次后，若要求运行时间0，则再将它加入队尾（因其响应比最小）。若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（e），且退出队列。(6) 若“就绪”状态的进程队列不为空，则重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。(7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化及各进程的参数。(8) 为五个进程任意确定一组“等待时间”和“要求运行时间”，启动所设计的进程调度程序，显示或打印逐次被选中进

5、程的进程名以及进程控制块的动态变化过程。思考题注意事项在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。实验报告要求(1) 按实验要求完成每一个实验的内容, 实验后认真书写实验报告。(2) 实验报告采用统一的实验报告纸，实验封面包括：课程名称、实验名称、实验序号、班级、姓名、学号、实验时间。(3) 实验报告书写规范，应包括：实验目的和要求、实验内容、实验步骤、实验纪录。信 电 工 程 学 院 实 验 教 案实验名称内存管理实验编号实验学时2实验时间类别必修（） 限选（ ） 任选（ ） 类型演示、验证（）综合、设计（

6、）辅助教师职称授课班级教材讲义操作系统实验指导书教学过程备注实验目的1）进一步掌握虚拟存储器的工作原理。2）通过实验理解和掌握fifo，lru，opt三种页面置换算法。3）比较各种页面置换算法的优缺点。实验方法原理1. 在采用请求分页机制的操作系统中，当运行一个进程的时侯，若所要访问的页面不在内存中而需要把它们调入内存，但此时内存已无空闲空间，为了保证该进程能正常运行，需选择内存中暂时不用的一个页面调出到磁盘交换区。2. 选择调出哪个页面，由页面置换算法决定。页面置换算法的好坏，直接影响着系统的性能。一个好的页面置换算法，应尽可能选择调出较长时间内不会再访问的页面，以保证较低的缺页率。常见的页

7、面置换算法有opt（最佳置换算法），fifo（先进先出算法）及lru（最近最久未使用算法）。 实验环境1pc微机。2windows 操作系统。3vc+开发环境。实验步骤1.编程实现opt算法 1）在分配内存页面数（b）小于进程页面数（p）时，最先用到的b个页面依次放入内存；2）这时若需要处理新的页面，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择换出以后永远不再使用的页。如没有这样的页面存在，则应选择下次访问距离现在最久的页换出，以空出内存来放置新调入的页面；3）以后如果有新页面需要调入，按“2）”之规则进行。实验内容（数据）2.编程实现opt算法1）在分配内存页面数（b）小于进程页面数（p）时，最先

8、用到的b个页面依次放入内存；2）这时若需要处理新的页面，则从当前内存中的b个页面中选择调出最先进入的那个页（所以称为fifo），然后放入新页面；3）以后如果有新页面需要调入，按“2）”之规则进行。3.编程实现lru算法 1）在分配内存页面数（b）小于进程页面数（p）时，最先用到的b个页面依次放入内存；2）这时若需要处理新的页面，而当前分配的内存页面全部不空闲时，选择调出其中最长时间没有用到的那个页面，用空出的内存来放置新调入的页面，所以称为lru（最近最久未使用）算法；3）以后如果有新页面需要调入，按“2）”之规则进行。4.比较三种页面置换算法得到的缺页率思考题当程序的局部性原理较差时，比如出

9、现跳转语句，lru算法的缺页率会有什么变化？注意事项1. lru算法根据局部性原理，认为最近一段时间内，最长时间没有用到的那个页将来用到的可能性也很小，所以替换这样的页出去，也能保证比较低的缺页率，其性能接近opt算法。但是需要有专门的存储单元来记录每个页面有多久未被使用，并且要随时更新该记录，所以算法的开销比较大。2. 该算法能保证有最低的缺页率，所以称为最佳置换算法。但是该算法仅仅是一种理想状况下的算法，因为在进程实际运行过程中，将来会执行到哪个页是不可预知的，所以无法选择该置换哪个页出去。因此，本算法在实际中无法使用，只能作为一种标准来衡量其他算法的性能。实验报告要求(1) 按实验要求完

10、成每一个实验的内容, 实验后认真书写实验报告。(2) 实验报告采用统一的实验报告纸，实验封面包括：课程名称、实验名称、实验序号、班级、姓名、学号、实验时间。(3) 实验报告书写规范，应包括：实验目的和要求、实验内容、实验步骤、实验纪录。信 电 工 程 学 院 实 验 教 案实验名称设备管理实验编号实验学时2实验时间类别必修（） 限选（ ） 任选（ ） 类型演示、验证（）综合、设计（）辅助教师职称授课班级教材讲义操作系统实验指导书教学过程备注实验目的vc+设计并实现一个磁盘空间的分配与回收算法，通过本实验,使学生对磁盘空间的分配与回收有一个较深入的理解。实验方法原理1. 磁盘格式化时,系统把磁盘

11、存储空间分成许多磁道.每个磁道又分成若干个扇区(又叫做块).这些空间就是用来存放用户文件的.当用户的文件不再需要时,就应该删除.把一个文件存放到磁盘上时,可以组织成连续文件,链接文件,索引文件等。2. 因此,磁盘空间的分配方法也有两种,一种是连续空间的分配;一种是不连续空间的分配(又叫动态分配).如何充分有效的利用磁盘空间,是操作系统应解决的重要课题之一.通过本实验,使学生对磁盘空间的分配与回收有一个较深入的理解。实验环境1pc微机。2windows 操作系统。3vc+开发环境。实验步骤1.用位示图管理磁盘空间,设计一个申请与申请与回收一个或几个磁盘块的分配与回收算法。要求打印或显示程序运行前

12、和运行后的位示图,以及分配和回收磁盘的物理过程.2.申请一个磁盘块时,由分配程序查位示图,找出一个为0的位,并计算磁盘的物理地址(即求出它的柱面号,磁道号和扇区号).实验内容（数据）3.当释放一个相对物理块时,运行回收程序,计算该块在位示图中的位置,再把相应位置”0”.计算公式如下:先由磁盘地址计算相对块号:相对块号=柱面号*16+磁道号*4+物理块号再计算字号和位号:字号=相对块号/16的商,也即字号=柱面号位号=磁道号*物理块数/每磁道+物理块号4.按照用户要求,申请分配一系列磁盘块,运行分配程序,完成分配.将分配相对块号返回用户,并将相对块号转换成磁盘绝对地址给以显示和系统各表和用户已分

13、配的情况进行显示.5.设计一个回收算法,将上述已分配的给用户的各盘块释放,并显示系统各表。思考题注意事项实验报告要求(1) 按实验要求完成每一个实验的内容, 实验后认真书写实验报告。(2) 实验报告采用统一的实验报告纸，实验封面包括：课程名称、实验名称、实验序号、班级、姓名、学号、实验时间。(3) 实验报告书写规范，应包括：实验目的和要求、实验内容、实验步骤、实验纪录。信 电 工 程 学 院 实 验 教 案实验名称文件管理实验编号实验学时2实验时间类别必修（） 限选（ ） 任选（ ） 类型演示、验证（）综合、设计（）辅助教师职称授课班级教材讲义操作系统实验指导书教学过程备注实验目的学生应独立运

14、用c+编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有较深入了解。实验方法原理编写程序模拟一个简单的文件系统的管理过程。文件操作至少有create，delete，open，close，read，write等命令。实验环境1pc微机。2windows 操作系统。3vc+开发环境。实验步骤1.创建文件create(string name)是创建文件函数，在dos界面下输入create “文件名”，如果当前目录树的第一个孩子节点为空，就把“文件名”赋给这个孩子节点，输出“文件创建成功”提示信息。如果孩子节点的名字和要创建的文件名相同，就输出“文件已经

15、存在!创建失败!”如果这个孩子节点不空且与要创建的名字不同，就检查下一个节点，如果为空，则创建成功。2.删除文件deletefile(string name)是删除文件函数，在dos界面下输入deletefile “文件名”，如果当前目录孩子节点为空，说明该目录下没有文件，则输出“无此文件!”。如果找到匹配的文件，则执行删除。实验内容（数据）3.创建目录 （1）先创建一个fcb，并且将文件连接到目录树上（2）指针指向目录树的第一个孩子结点（3）当目录命不存在时，创建成功（4）当创建失败后指针指向兄弟结点；（5）当目录命不存在时，创建成功4.改变目录cd(string name) 改变当前目录的函数，当前目录的第一个结点是否与需要改变目录的名字“name”相同，如果结点为空，则输出“目录不存在!”，跳出；如