操作系统实验报告

淮阴工学院实验报告___-____年第__1__学期学院___计算机工程学院__课程名称_____操作系统__班级_____软件1101_____学号_________姓名_______王祥______指导教师_______严云洋______实验一：进程调度1.实验目的：通过这次实验，加深对进程概念的理解，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的方略及对系统性能的评价办法。2.实验内容：设计程序模拟进程的轮转法调度过程。假设初始状态为：有n个进程处在就绪状态，有m个进程处在阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中，假设处在执行状态的进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源，唤醒处在阻塞队列队首的进程。程序规定以下：1）.输出系统中进程的调度次序；2）.计算CPU运用率。3.实验环境：硬件环境：GhostXPSP3纯净版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的内存物理地址扩展软件环境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代码：#include<iostream>#include<algorithm>#include<queue>usingnamespacestd;onstintMaxNum=100;structNode{intindex;intarriveTime;intrest;};boolNodeCmp(constNode&a,constNode&b){returna.arriveTime<b.arriveTime;}intn;//进程数intArrivalTime[MaxNum];intServiceTime[MaxNum];intPServiceTime[MaxNum];intFinishTime[MaxNum];intWholeTime[MaxNum];doubleWeightWholeTime[MaxNum];boolFinished[MaxNum];doubleAverageWT,AverageWWT;boolisEnterQue[MaxNum];intcntTimes[MaxNum];voidinit(){memset(PServiceTime,0,sizeof(PServiceTime));memset(Finished,0,sizeof(Finished));memset(FinishTime,0,sizeof(FinishTime));memset(WholeTime,0,sizeof(WholeTime));memset(WeightWholeTime,0,sizeof(WeightWholeTime));}intsum(intarray[],intn){intsum=0;inti;for(i=0;i<n;i++){sum+=array[i];}returnsum;}doublesum(doublearray[],intn){doublesum=0;inti;for(i=0;i<n;i++){sum+=array[i];}returnsum;}voidprint(){inti=0;cout<<"进程完毕时间:";for(i=0;i<n;i++){cout<<FinishTime[i]<<'';}cout<<endl;cout<<"周转时间:";for(i=0;i<n;i++){cout<<WholeTime[i]<<'';}cout<<endl;cout<<"带权周转时间:";for(i=0;i<n;i++){printf("%.2f",WeightWholeTime[i]);}cout<<endl;}voidSearchToEnterQue(queue<Node>&que,Node*pArr,intmaxArrivalTime){inti;for(i=0;i<n;i++){if(pArr[i].arriveTime>maxArrivalTime)break;if(isEnterQue[pArr[i].index]==false){que.push(pArr[i]);isEnterQue[pArr[i].index]=true;}}}voidWork(intq){init();memset(isEnterQue,0,sizeof(isEnterQue));memset(cntTimes,0,sizeof(cntTimes));Node*pNodeArr=newNode[n];inti;for(i=0;i<n;i++){pNodeArr[i].index=i;pNodeArr[i].arriveTime=ArrivalTime[i];pNodeArr[i].rest=ServiceTime[i];}sort(pNodeArr,pNodeArr+n,NodeCmp);inttotalTime=sum(ServiceTime,n);inttime=pNodeArr[0].arriveTime;queue<Node>que;que.push(pNodeArr[0]);isEnterQue[pNodeArr[0].index]=true;Nodecur;cout<<"================================================="<<endl;while(!que.empty()) {cur=que.front();que.pop();cntTimes[cur.index]++;if(cntTimes[cur.index]==1)printf("在%d时刻，进程%d开始执行。。。\n",time,cur.index);if(cur.rest>q){time+=q;cur.rest-=q;}else{time+=cur.rest;Finished[cur.index]=true;FinishTime[cur.index]=time;cur.rest=0;printf("在%d时刻，进程%d执行结束。\n",time,cur.index);}SearchToEnterQue(que,pNodeArr,time);if(cur.rest!=0)que.push(cur);if(que.empty())//若队列为空，则在time之后才达成的进程找最早达成的进程入队列{for(i=0;i<n;i++){if(isEnterQue[i]==false)//找到了{que.push(pNodeArr[i]);//入队列time=pNodeArr[i].arriveTime; break;}}}}for(i=0;i<n;i++){WholeTime[i]=FinishTime[i]-ArrivalTime[i];WeightWholeTime[i]=(double)WholeTime[i]/(double)ServiceTime[i];}AverageWT=(double)sum(WholeTime,n)/(double)n;AverageWWT=(double)sum(WeightWholeTime,n)/(double)n; cout<<"================================================="<<endl;print();cout<<endl<<endl; cout<<"================================================="<<endl;printf("平均周转时间:%.2f,平均带权周转时间:%.2f\n",AverageWT,AverageWWT);delete[]pNodeArr;}intmain(){// freopen("test.txt","rw",stdin);intq;//时间片大小inti;cout<<"输入进程数:";cin>>n;;cout<<"输入每个进程的达成时间:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)cin>>ArrivalTime[i];cout<<"输入每个进程的服务时间:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)cin>>ServiceTime[i];cout<<"输入时间片大小"<<endl;cin>>q;Work(q);return0;}5.实验成果： 6.实验分析和体会：实验二分区式存储管理1.实验目的：通过这次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分派、回收算法的思想。2.实验内容：设计程序模拟内存的动态分区法存储管理。内存空闲区使用自由链管理，采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分派，内存回收时假定不做与相邻空闲区的合并。假定系统的内存共640K，初始状态为操作系统本身占用64K。在t1时间之后，有作业A、B、C、D分别请求8K、16K、64K、124K的内存空间；在t2时间之后，作业C完毕；在t3时间之后，作业E请求50K的内存空间；在t4时间之后，作业D完毕。规定编程序分别输出t1、t2、t3、t4时刻内存的空闲区的状态。3.实验环境：硬件环境：GhostXPSP3纯净版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的内存物理地址扩展软件环境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代码：#include"stdafx.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>structfreelink{intlen,address;//len为分区长度；address为分区起始地址structfreelink*next;};//内存占用区用链表描述，其结点类型描述以下：structbusylink{charname;//作业或进程名name='S'表达OS占用intlen,address;structbusylink*next;};//并设全程量：structfreelink*free_head=NULL;//自由链队列带头结点）队首指针?structbusylink*busy_head=NULL,*busy_tail=NULL;//占用区队列队（带头结点）首指针//占用区队列队尾指针//设计子函数：voidstart(void)/*设立系统初始状态*/{structfreelink*p;structbusylink*q;free_head=(structfreelink*)malloc(sizeof(structfreelink));free_head->next=NULL;//创立自由链头结点busy_head=busy_tail=(structbusylink*)malloc(sizeof(structbusylink));busy_head->next=NULL;//创立占用链头结点p=(structfreelink*)malloc(sizeof(structfreelink));p->address=64;p->len=640-64;//（OS占用了K）p->next=NULL;free_head->next=p;q=(structbusylink*)malloc(sizeof(structbusylink));q->name='S';/*S表达操作系统占用*/q->len=64;q->address=0;q->next=NULL;busy_head->next=q;busy_tail=q;}voidrequireMemo(charname,intrequire)/*模拟内存分派*/{structfreelink*w,*u,*v,*x,*y;structbusylink*p;x=free_head;y=free_head->next;while((y!=NULL)&&(y->len<require))//找到第一种满足条件的空闲区{x=y;y=y->next;}if(y!=NULL){p=(structbusylink*)malloc(sizeof(busylink));p->name=name;p->address=y->address;p->len=require;p->next=NULL;busy_tail->next=p;//把p插入到busy_head的尾部busy_tail=p;w=x->next;x->next=w->next;if(w->len==require){free(w);}else{w->address=w->address+require;w->len=w->len-require;u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(v->len<w->len))//如果此结点尚有多出，就此又重新插入到空闲区域链中（按照长度由小到大的次序排列）{u=v;v=v->next;}u->next=w;w->next=v;}}elseprintf("can'tallocate!\n");}voidfreeMemo(charname)/*模拟内存回收*/{structbusylink*p,*q;structfreelink*w,*u,*v,*s1=NULL,*s2=NULL;intlen,address;intflag1=1,flag2=1;p=busy_head->next;while((p!=NULL)&&(p->name!=name))//找到要回收的结点{q=p;p=p->next;}if(p==NULL){printf("%cisnotexist\n",name);}else{if(p==busy_tail)busy_tail=q;q->next=p->next;len=p->len;address=p->address;free(p);w=(structfreelink*)malloc(sizeof(freelink));w->len=len;w->address=address;u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(flag1==1||flag2==1))//归并算法{if((w->address==(v->address+v->len))&&flag1){s1=v;u->next=s1->next;w->address=v->address;w->len+=v->len;v=v->next;flag1=0;}elseif(((w->address+w->len)==v->address)&&flag2){s2=v;u->next=s2->next;w->len+=v->len;v=v->next;flag2=0;}else{u=v;v=v->next;} }if(s1!=NULL)free(s1);if(s2!=NULL)free(s2);u=free_head;v=free_head->next;if(v!=NULL){while((v!=NULL)&&(v->len<w->len)){u=v;v=v->next;}}u->next=w;w->next=v;}}voidpast(inttime)/*模拟系统过了时间time，用sleep(),或者用个空循环*/{printf("时间%d后：\n",time);}voidprintlink()/*输出内存空闲状况（自由链的结点）*/{structfreelink*p;p=free_head->next;if(p==NULL)printf("无空闲区！\n");else{while(p!=NULL){printf("首地址:%d\t长度:%d\n",p->address,p->len);p=p->next;}}printf("\n");}voidprintlink1()/*输出内存占用的状况*/{structbusylink*p;p=busy_head->next;if(p==NULL)printf("无内存占有区！\n");else{while(p!=NULL){printf("名字:%c\t首地址:%d\t长度:%d\n",p->name,p->address,p->len);p=p->next;}}}// 设计主函数：intmain(){start();past(1);requireMemo('A',8);requireMemo('B',16);requireMemo('C',64);requireMemo('D',124);printf("内存占用区为：\n");printlink1();printf("内存空闲区为:\n");printlink();past(2);freeMemo('C');printf("内存占用区为：\n");printlink1();printf("内存空闲区为:\n");printlink();past(3);requireMemo('E',50);printf("内存占用区为：\n");printlink1();printf("内存空闲区为:\n");printlink();return0;}5.实验成果：6.实验分析和体会：首先，对链表又有进一步的理解，尚有就是加深理解内存的分派与回收，分派与回收的方略，并掌握动态分区这种内存管理的具体实施办法。再者，就是在编程中碰到的困难，在编写归并程序首先是自己考虑问题不全方面，写的程序就只顾及到一种结点，而没有实现有两个结点的状况，于是后来再加了一条else语句，就没有出现问题。尚有一种问题就是将多出的结点free时也出现问题，加了一条if(s==NULL）,成立就释放掉。一开始把free语句写在while循环内，一旦把找到的结点释放掉，则找不到下一种结点，也会出错，因此应当把free放到while循环外。实验三虚拟存储管理1.实验目的：存储管理的重要功效之一是合理的分派空间。请求页式管理是一种惯用的虚拟存储管理技术。本实验的目的是请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，理解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换办法。2.实验内容：（1）通过随机数产生一种指令序列，共320条指令。指令的地址按下述原则生成：50%的指令是次序执行的；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。具体的实施办法是：在[0,319]的指令地址之间随机选用一起点m;次序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；在前地址[0,m+1]中随机选用一条指令并执行，该指令的地址为m’；次序执行一条指令，其地址为m’+1;在后地址[m’+2,319]中随机选用一条指令并执行；重复上述环节，直至执行320次指令。将指令序列变换成页地址流设：①页面大小为1K；②顾客内存容量为4页到32页；③顾客虚存容量为32K；在顾客虚存中，按每K寄存10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的寄存方式为：第0条~第9条指令为第0页（对应的虚存地址为[0，9]）；第10条~第19条指令为第1页（对应的虚存地址为[10，19]）；.第310条~第319条指令为第31页（对应的虚存地址为[310，319]）；按以上方式，顾客指令可构成32页。计算并输出下述多种算法在不同的内存容量下的命中率。先进先出的算法（FIFO）；近来最少使用算法（LRR）；最佳裁减法（OPT）：先裁减最不惯用的页地址；最少访问页面算法（LFR）；近来不经常使用算法（NUR）。其中③和④为选择内容。命中率=1-（页面失效次数）/（页地址流长度）在本实验中，页地址流的长度为320，页面失效次数为每次访问对应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。随机数产生措施有关随机书产生措施，能够使用系统提供函数rand()，分别进行初始化和产生随机数。例如：srand();语句可初始化的一种随机数；a[0]=10*rand()/32767*319+1;a[1]=10*rand()/32767*a[0];语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。3.实验环境：硬件环境：GhostXPSP3纯净版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的内存物理地址扩展软件环境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代码：#defineTRUE1#defineFALSE0#defineINVALID-1#defineNULL0#definetotal_instruction320/*指令流长*/#definetotal_vp32/*虚页长*/#defineclear_period50/*清周期*/typedefstruct/*页面构造*/{intpn,pfn,counter,time;}pl_type;pl_typepl[total_vp];/*页面构造数组*/structpfc_struct{/*页面控制构造*/intpn,pfn;structpfc_struct*next;};typedefstructpfc_structpfc_type;pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;intdiseffect,a[total_instruction];intpage[total_instruction],offset[total_instruction];intinitialize(int);intFIFO(int);/*先进先出法（FisrtInFirstOut）*/intLRU(int);/*近来最久未使用（LeastRecentlyUsed）*/intLFU(int);/*最不经常使使用方法（LeastFrequentlyUsed）*/intNUR(int);/*近来未使使用方法（NoUsedRecently）*/intOPT(int);/*最佳置换算法（Optimal）*//*主函数*/intmain(){ints,i,j;srand(10*getpid());/*由于每次运行时进程号不同，故可用来作为初始化随机数队列的“种子”*/s=(float)319*rand()/32767/32767/2+1;//for(i=0;i<total_instruction;i+=4)/*产生指令队列*/{if(s<0||s>319){printf("Wheni==%d,Error,s==%d\n",i,s);exit(0);}a[i]=s;/*任选一指令访问点m*/a[i+1]=a[i]+1;/*次序执行一条指令*/a[i+2]=(float)a[i]*rand()/32767/32767/2;/*执行前地址指令m'*/a[i+3]=a[i+2]+1;/*次序执行一条指令*/s=(float)(318-a[i+2])*rand()/32767/32767/2+a[i+2]+2;if((a[i+2]>318)||(s>319))printf("a[%d+2],anumberwhichis:%dands==%d\n",i,a[i+2],s);}for(i=0;i<total_instruction;i++)/*将指令序列变换成页地址流*/{page[i]=a[i]/10;offset[i]=a[i]%10;}for(i=4;i<=32;i++)/*顾客内存工作区从个页面到个页面*/{printf("%2dpageframes\n",i);FIFO(i);LRU(i);LFU(i);NUR(i);OPT(i);}return0;}intinitialize(total_pf)/*初始化有关数据构造*/inttotal_pf;/*顾客进程的内存页面数*/{inti;diseffect=0;for(i=0;i<total_vp;i++){pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID;/*置页面控制构造中的页号，