操作系统实验指导_

1、计算机操作系统实 验 指 导 书郝继升2011年9月目 录实验一 进程管理1实验二 进程调度4实验三 存储管理15实验四 文件系统设计23实验五 操作系统接口43实验一 进程管理1目的和要求加强对进程概念的理解。2实验内容至少要有：创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死运行进程以及进程之间通信等功能。3实验环境PC兼容机Windows、DOS系统TC语言4实验提示PCB结构通常包括以下信息：进程名，进程优先数，轮转时间片，进程所占用的CPU时间，进程的状态，当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删。主体程序 #include conio.h#include s

2、tdio.h#include stdlib.hstruct jincheng_type int pid; int youxian; int daxiao; ;struct jincheng_type neicun20;int shumu=0,pid_l;main() int n,m,i; char a; n=1; while(n=1) clrscr();printf(n*);printf(n* 进程演示系统 *);printf(n*);printf(n 1.创建新的进程 2.查看运行进程 );printf(n 3.换出某个进程 4.杀死运行进程 );printf(n 5.进程之间通信 6.退出

3、系统 );printf(n*);printf(n请选择（16）);a=getche(); switch(a) case1: create( ); break; case2: run( ); break; case3: huanchu(); break; case4: kill( ); break; case5: tongxun( ); break; case6: exit(0); default: n=0; create( ) /* 创建一个进程的示例（不完整的程序） */ if(shumu=20) printf(n内存已满，请先结束或换出进程n); else printf(n请输入新进程的p

4、idn); scanf(%d,&neicunshumu-1.pid); printf(n请输入新进程的优先级n); scanf(%d,&neicunshumu-1.youxian); printf(n请输入新进程的大小n); scanf(%d,&neicunshumu-1.daxiao); shumu+; 5实验运行结果* 进程演示系统 * 1.创建新的进程 2.查看运行进程 3.换出某个进程 4.杀死运行进程 5.进程之间通信 6.退出系统 *请选择（16）然后根据你选择的不同，出现不同的结果。实验二 进程调度1目的和要求进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求用C语言编写和调试一个简单的

5、进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解优先数和时间片轮转调度算法的具体实施办法。2实验内容设计进程控制块PCB表结构（与实验一的结构相同），分别适用于优先数调度算法和循环轮转调度算法。建立进程就绪队列。对两种不同算法编制入链子程序。编制两种进程调度算法：1）优先数调度；2）循环轮转调度3实验环境同实验一4实验提示本程序用两种算法对五个进程进行调度，每个进程可有三个状态，并假设初始状态为就绪状态。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。在优先数算法中，优先数可以先取值

6、为98，进程每执行一次，优先数减3，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在轮转算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了2个单位），这时，CPU时间片数加2，进程还需要的时间片数减2，并排列到就绪队列的尾上。对于遇到优先数一致的情况，采用FIFO策略解决。5实验运行结果TYPE THE ALGORITHM (PRIORITY/ROUNDROBIN):若选择了PRIORITY（优先数算法），则进一步显示：INPUT NAME AND NEEDTIMEA1 2A2 3A3 4A4 2A5 4OUTPUT OF PRIORITY：CPUTIME:1NAME

7、CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 1 1 45 working A2 0 3 47 ready A3 0 4 46 ready A4 0 2 48 ready A5 0 4 46 readyCPUTIME:2NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 2 1 45 ready A2 0 3 47 ready A3 0 4 46 ready A4 1 1 45 working A5 0 4 46 readyCPUTIME:3NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 3 1 45 read

8、y A2 1 2 44 working A3 0 4 46 ready A4 2 2 45 ready A5 0 4 46 readyCPUTIME:4NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 4 1 45 working A2 2 2 44 ready A3 0 4 46 ready A4 3 2 45 ready A5 0 4 46 readyCPUTIME:5NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 5 1 45 ready A2 3 2 44 ready A3 1 3 43 working A4 4 2 45

9、ready A5 0 4 46 readyCPUTIME:6NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 6 1 45 ready A2 4 2 44 ready A3 2 3 43 ready A4 5 2 45 ready A5 1 3 43 workingCPUTIME:7NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 5 2 44 ready A3 3 3 43 ready A4 6 2 45 ready A5 2 3 43 readyCPUTIME:8NAME CPUTIME NEED

10、TIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 6 2 44 ready A3 4 3 43 ready A4 7 1 42 working A5 3 3 43 readyCPUTIME:9NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 7 1 41 working A3 5 3 43 ready A4 8 1 42 ready A5 4 3 43 readyCPUTIME:10NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 9 1

11、 41 ready A3 7 2 40 working A4 9 1 42 ready A5 5 3 43 readyCPUTIME:11NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 10 1 41 ready A3 8 2 40 ready A4 10 1 42 ready A5 6 2 40 workingCPUTIME:12NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 11 1 41 ready A3 9 2 40 ready A4 11 0 39 fi

12、nish A5 7 2 40 readyCPUTIME:13NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 12 0 38 finish A3 9 2 40 ready A4 11 0 42 finish A5 7 2 40 readyCPUTIME:13NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 12 0 38 finish A3 10 1 37 working A4 11 0 42 finish A5 8 2 40 readyCPUTIME:14NAME

13、CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 12 0 38 finish A3 11 1 37 ready A4 11 0 42 finish A5 9 1 37 workingCPUTIME:15NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE A1 7 0 42 finish A2 12 0 38 finish A3 12 0 34 finish A4 11 0 42 finish A5 10 1 37 readyCPUTIME:16NAME CPUTIME NEEDTIME PRIORITY STATE

14、A1 7 0 42 finish A2 12 0 38 finish A3 12 0 34 finish A4 11 0 42 finish A5 11 0 34 finish若选择了ROUNDROBIN（时间片轮转算法），则进一步显示：INPUT NAME AND NEEDTIMEA1 2A2 3A3 4A4 2A5 4OUTPUT OF ROUNDROBIN：NAME CPUTIME NEEDTIME COUNT STATE NAME CPUTIME NEEDTIME COUNT STATE 时间片轮转调度算法输出与上大致相同，但要将PRIORITY项换为COUNT项。有关实验的改进意见:

15、在实验操作过程中，发现用户输入的数据量太大且每次用户输入的大多数数据为重复数据，因此考虑采用文件输入方式，用户只需指定特定的输入文件的文件名来输入数据。另一方面，程序的输出量较大，可以考虑采用文件输出的方式来储存程序的运行结果。也可以用实时的输出界面来输出程序结果。实验二的示例程序如下：#include#include #include#include#include#define P_NUM 5#define P_TIME 50enum stateready,execute,block,finish;struct pcbchar name4;int priority;int cputime;

16、int needtime;int count;int round;state process;pcb * next;pcb * get_process();pcb * get_process()pcb *q;pcb *t;pcb *p;int i=0;coutinput name and timeendl;while (iq-name;cinq-needtime;q-cputime=0;q-priority=P_TIME-q-needtime;q-process=ready;q-next=NULL;if (i=0)p=q;t=q;elset-next=q;t=q;i+; /whileretur

17、n p;void display(pcb *p)coutname cputime needtime priority stateendl;while(p)coutname;cout ;coutcputime;cout ;coutneedtime;cout ;coutpriority;coutprocess)case ready:coutreadyendl;break;case execute:coutexecuteendl;break;case block:coutblockendl;break;case finish:coutfinishnext;int process_finish(pcb

18、 *q)int bl=1;while(bl&q)bl=bl&q-needtime=0;q=q-next;return bl;void cpuexe(pcb *q)pcb *t=q;int tp=0;while(q)if (q-process!=finish)q-process=ready;if(q-needtime=0)q-process=finish;if(tppriority&q-process!=finish)tp=q-priority;t=q;q=q-next;if(t-needtime!=0)t-priority-=3;t-needtime-;t-process=execute;t-

19、cputime+;void priority_cal()pcb * p;clrscr();p=get_process();int cpu=0;clrscr();while(!process_finish(p)cpu+;coutcputime:cpuendl;cpuexe(p);display(p);sleep(2);clrscr();printf(All processes have finished,press any key to exit);getch();void display_menu()coutCHOOSE THE ALGORITHM:endl;cout1 PRIORITYend

20、l;cout2 ROUNDROBINendl;cout3 EXITendl;pcb * get_process_round()pcb *q;pcb *t;pcb *p;int i=0;coutinput name and timeendl;while (iq-name;cinq-needtime;q-cputime=0;q-round=0;q-count=0;q-process=ready;q-next=NULL;if (i=0)p=q;t=q;elset-next=q;t=q;i+; /whilereturn p;void cpu_round(pcb *q)q-cputime+=2;q-ne

21、edtime-=2;if(q-needtimeneedtime=0;q-count+;q-round+;q-process=execute;pcb * get_next(pcb * k,pcb * head)pcb * t;t=k;do t=t-next;while (t & t-process=finish);if(t=NULL)t=head;while (t-next!=k & t-process=finish)t=t-next;return t;void set_state(pcb *p)while(p)if (p-needtime=0)p-process=finish;if (p-pr

22、ocess=execute)p-process=ready;p=p-next;void display_round(pcb *p)coutNAME CPUTIME NEEDTIME COUNT ROUND STATEendl;while(p)coutname;cout ;coutcputime;cout ;coutneedtime;cout ;coutcount;cout ;coutround;coutprocess)case ready:coutreadyendl;break;case execute:coutexecuteendl;break;case finish:coutfinishn

23、ext;void round_cal()pcb * p;pcb * r;clrscr();p=get_process_round();int cpu=0;clrscr();r=p;while(!process_finish(p)cpu+=2;cpu_round(r);r=get_next(r,p);coutcpu cpuendl;display_round(p);set_state(p);sleep(5);clrscr();void main()display_menu();int k;scanf(%d,&k);switch(k)case 1:priority_cal();break;case

24、 2:round_cal();break;case 3:break;display_menu();scanf(%d,&k);实验三 存储管理1目的和要求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。2实验内容1用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

25、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

26、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. LRR最近最少使用算法C. OPT最佳淘汰算法（先淘汰最不常用的页地址）D. LFR最少访问页面算法E. NUR最近最不经常使用算法3实验环境在486机或586机上用TC语言实现4实验提示提示：A.命中率=1-页面失效次数/页地址流长度 B.本实验中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。 C.关于随机数产生方法，采用TC系统提供函数RAND()和RANDOMIZE()来产生。5实验运行结果试验

27、输出如下（输出包括了用户内存从3K到32K的各种不同情况）PAGE FIFO LRR OPT LFR NUR试验结论从实验数据来看，OPT算法为最好的一种算法。参考程序见下：#include#include#include #includestruct aa int page; int count; aa* next; ;void main() time_t t; srand(unsigned(time(&t); int i,n,j,ii,m,answer,ffalse,count,fangfa,temp1,min,nn,mm; double sum; aa *head,*tail,*temp

28、,*table,*first,*ti;/* nn=4;mm=1; for(nn=4;nn32;nn+) for(mm=1;mm5;mm+) */ cinm; /m=nn; coutendl; coutfangfa: 1-FIFO;2-LRR;3-OPT;4-LFR;5-NURendl; coutfangfa; /fangfa=mm; ffalse=0; answer=0; table=new(aa); temp=table; table-page=-1; table-count=0; head=table; for(ii=2;iipage=-1; table-count=0; temp-nex

29、t=table; temp=table; if (ii=m)table-next=NULL; tail=table; temp=head; first=head; count=0; i=0; while(ipage=j)answer=1;table-count=2; table=table-next; if (answer!=1) table=head; while (table!=NULL) if (table-countcount; table=table-next; if (temp-page!=-1) +ffalse; temp-page=j; temp-count=1; table=

30、head; if (i%32)=0) while(table!=NULL) if (table-page!=-1) table-count=1; / if (table-page=j)answer=1;+(table-count); table=table-next; if (fangfa=4)|(fangfa=3) while(table!=NULL) if (table-page=j)answer=1;+(table-count); table=table-next; if(answer!=1) table=head; while (table!=NULL) if (table-count

31、count; table=table-next; if (temp-page!=-1) +ffalse; temp-page=j;table=head;while(table) table-count=1; table=table-next; else temp-page=j; +(temp-count); if (fangfa=2) while(table!=NULL)&(fangfa=2) if (table-page=j)answer=1;temp=table; table=table-next; if(fangfa=2)&(answer=1) /table=temp; temp1=te

32、mp-page; while (temp!=NULL) temp-page=temp-next-page; temp=temp-next;tail-page=temp1; if(answer!=1)&(fangfa=2) if (first-page!=-1) ffalse=ffalse+1; first-page=j; temp=head; while (temp!=NULL) temp-page=temp-next-page; temp=temp-next;tail-page=j; table=head; while(table!=NULL)&(fangfa=1) if (table-pa

33、ge=j)answer=1; table=table-next; if (answer!=1)&(fangfa=1) if (first-page!=-1) ffalse=ffalse+1; first-page=j; if (first-next!=NULL) first=first-next; else first=head; +i;+count; if (count=4)count=0; sum=1.0-ffalse/320.0;/*coutnn ;if (fangfa=1) coutFIFO:sum ;if (fangfa=2) cout LRR:sum ;if (fangfa=3)

34、cout OPT:sum ;if (fangfa=4) cout LFR:sum ;if (fangfa=5) cout NUR:sum ;if(mm=5) coutendl;*/coutsumnext)coutpage ;coutendl;实验四 文件系统设计1目的和要求本实验的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能和内部实现。2实验内容为DOS系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点：可以实现下列几条命令LOGIN 用户登陆DIR 列文件目录CREATE 创建文件DELETE 删除文件OPEN 打开文件CLOSE 关闭文件READ 读文件WRITE 写文

35、件列目录时要列出文件名，物理地址，保护码和文件长度。源文件可以进行读写保护。3实验环境同前4实验提示首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如：file0,file1,file2并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。5实验运行结果参考程序见下（本程序需要在c:下建一个名为osfile的目录及一个名为file的子目录）：#include stdio.h#include string.h#include conio.h#include stdlib.h#define MAXNAME 25 /*the largest length of mfdname,ufdname,filename*/#define MAXCHILD 50 /*the largest child*/#defin