操作系統(tǒng)實習報告樣.doc

操作系統(tǒng)實習報告樣本1 操作系統(tǒng)實習報告內(nèi)容(1) 基本信息：完成人姓名、學號、報告日期(2) 實習內(nèi)容(3) 實習目的(4) 實習題目(5) 設計思路和流程圖(6) 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其說明(7) 源程序并附上注釋(8) 程序運行時的初值和運行結(jié)果(9) 實習體會：實習中遇到的問題及解決過程、實習中產(chǎn)生的錯誤及原因分析、實習的體會及收獲、對搞好今后實習提出建設性建議等。實習報告可以書面或電子文檔形式提交。2操作系統(tǒng)實習報告樣本樣本1一、實習內(nèi)容模擬分頁式虛擬存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和缺頁中斷，以及選擇頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷。二、實習目的在計算機系統(tǒng)中，為了提高主存利用率，往往把輔助存儲器（如磁盤）作為主存儲器的擴充，使多道運行的作業(yè)的全部邏輯地址空間總和可以超出主存的絕對地址空間。用這種辦法擴充的主存儲器稱為虛擬存儲器。通過本實習理解在分頁式存儲管理中怎樣實現(xiàn)虛擬存儲器。三、實習題目本實習有三個小題。第一題：模擬分頁式存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生缺頁中斷。設計思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 分頁式虛擬存儲系統(tǒng)是把作業(yè)信息的副本存放在磁盤上，當作業(yè)被選中時，可把作業(yè)的開始幾頁先裝入主存且啟動執(zhí)行。為此，在為作業(yè)建立頁表時，應說明哪些頁已在主存，哪些頁尚未裝入主存，頁表的格式為：頁號標志主存塊號在磁盤上的位置其中，標志用來表示對應頁是否已經(jīng)裝入主存，標志位=1，則表示該頁已經(jīng)在主存，標志位=0，則表示該頁尚未裝入主存。主存塊號用來表示已經(jīng)裝入主存的頁所占的塊號。在磁盤上的位置用來指出作業(yè)副本的每一頁被存放在磁盤上的位置。(2) 作業(yè)執(zhí)行時，指令中的邏輯地址指出參加運算的操作數(shù)存放的地址，該地址被解釋為頁號和單元號，硬件的地址轉(zhuǎn)換機構(gòu)按頁號查頁表，若該頁對應標志為“1”，則表示該頁已在主存，這時根據(jù)關(guān)系式：絕對地址=塊號塊長+單元號計算出欲訪問的主存單元地址。如果塊長為2的冪次，則可把塊號作為高地址部分，把單元號作為低地址部分，兩者拼接而成絕對地址。按計算出的絕對地址可以取到操作數(shù)，完成一條指令的執(zhí)行。若訪問的頁對應標志為“0”，則表示該頁不在主存，這時硬件發(fā)“缺頁中斷”信號，由操作系統(tǒng)按該頁在磁盤上的位置，把該頁信息從磁盤讀出裝入主存后再重新執(zhí)行這條指令。(3) 設計一個“地址轉(zhuǎn)換”程序來模擬硬件的地址轉(zhuǎn)換工作。當訪問的頁在主存時，則形成絕對地址，但不去模擬指令的執(zhí)行，而用輸出轉(zhuǎn)換后的地址來代替一條指令的執(zhí)行。當訪問的頁不在主存時，則輸出“*該頁頁號”，表示產(chǎn)生了一次缺頁中斷。該模擬程序的算法如圖1。(4) 假定主存的每塊長度為128個字節(jié)；現(xiàn)有一個共七頁的作業(yè)，其中第0頁至第3頁已經(jīng)裝入主存，其余三頁尚未裝入主存；該作業(yè)的頁表為：頁號標志主存塊號在磁盤上的位置015011118012219013311021400225002360121圖1 地址轉(zhuǎn)換模擬算法如果作業(yè)依次執(zhí)行的指令序列為：操作頁號單元號操作頁號單元號+0070移位4053+1050+50232015存1037存3021取2078取0056+4001-6040存6084運行設計的地址轉(zhuǎn)換程序，顯示或打印運行結(jié)果。因僅模擬地址轉(zhuǎn)換，并不模擬指令的執(zhí)行，故可不考慮上述指令序列中的操作。第二題：用先進先出（FIFO）頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷。設計思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 在分頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，當硬件發(fā)出“缺頁中斷”后，引出操作系統(tǒng)來處理這個中斷事件。如果主存中已經(jīng)沒有空閑塊，則可用FIFO頁面調(diào)度算法把該作業(yè)中最先進入主存的一頁調(diào)出，存放到磁盤上。然后再把當前要訪問的頁裝入該塊。調(diào)出和裝入后都要修改頁表中對應頁的標志。(2) FIFO頁面調(diào)度算法總是淘汰該作業(yè)中最先進入主存的那一頁，因此可以用一個數(shù)組來表示該作業(yè)已在主存的頁面。假定作業(yè)被選中時，把開始的m個頁面裝入主存，則數(shù)組的元素可定為m個。例如：P0，P1，Pm-1其中每一個Pi (I=0, 1, , m-1) 表示一個在主存中的頁面號。它們的初值為：P0： =0, P1： =1, , Pm-1： =m-1用一指針K指示當要裝入新頁時，應淘汰的頁在數(shù)組中的位置，K的初值為“0”。當產(chǎn)生缺頁中斷后，操作系統(tǒng)選擇Pk所指出的頁面調(diào)出，然后執(zhí)行：Pk： =要裝入頁的頁號k： = (k+1) mod m再由裝入程序把要訪問的一頁信息裝入到主存中。重新啟動剛才那條指令執(zhí)行。(3) 編制一個FIFO頁面調(diào)度程序，為了提高系統(tǒng)效率，如果應淘汰的頁在執(zhí)行中沒有修改過，則可不必把該頁調(diào)出（因在磁盤上已有副本）而直接裝入一個新頁將其覆蓋。因此在頁表中增加是否修改過的標志，為“1”表示修改過，為“0”表示未修改過，格式為：頁號標志主存塊號修改標志在磁盤上的位置由于是模擬調(diào)度算法，所以，不實際地啟動調(diào)出一頁和裝入一頁的程序，而用輸出調(diào)出的頁號和裝入的頁號來代替一次調(diào)出和裝入的過程。把第一題中程序稍作改動，與本題結(jié)合起來，F(xiàn)IFO頁面調(diào)度模擬算法如圖2。圖2 FIFO頁面調(diào)度模擬算法(4) 如果一個作業(yè)的副本已在磁盤上，在磁盤上的存放地址以及已裝入主存的頁和作業(yè)依次執(zhí)行的指令序列都同第一題中（4）所示。于是增加了“修改標志”后的初始頁表為：頁號標志主存塊號修改標志在磁盤上的位置0150011118001221900133110021400022500023600121按依次執(zhí)行的指令序列，運行你所設計的程序，顯示或打印每次調(diào)出和裝入的頁號，以及執(zhí)行了最后一條指令后的數(shù)組P的值。(5) 為了檢查程序的正確性，可再任意確定一組指令序列，運行設計的程序，核對執(zhí)行的結(jié)果。第三題：用最近最少用（LRU）頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷。設計思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 在分頁式虛擬存儲系統(tǒng)中，當硬件發(fā)出“缺頁中斷”后，引出操作系統(tǒng)來處理這個中斷事件。如果主存中已經(jīng)沒有空閑塊，則可用LRU頁面調(diào)度算法把該作業(yè)中距現(xiàn)在最久沒有被訪問過的一頁調(diào)出，存放到磁盤上。然后再把當前要訪問的頁裝入該塊。調(diào)出和裝入后都要修改頁表中對應頁的標志。(2) LRU頁面調(diào)度算法總是淘汰該作業(yè)中距現(xiàn)在最久沒被訪問過的那頁，因此可以用一個數(shù)組來表示該作業(yè)已在主存的頁面。數(shù)組中的第一個元素總是指出當前剛訪問的頁號，因此最久沒被訪問過的頁總是由最后一個元素指出。如果主存只有四塊空閑塊且執(zhí)行第一題中提示（4）假設的指令序列，采用LRU頁面調(diào)度算法，那么在主存中的頁面變化情況如下：306451246230645124123064512012306451當產(chǎn)生缺頁中斷后，操作系統(tǒng)總是淘汰由最后一個元素所指示的頁，再把要訪問的頁裝入淘汰頁所占的主存塊中，頁號登記到數(shù)組的第一個元素中，重新啟動剛才那條指令執(zhí)行。(3) 編制一個LRU頁面調(diào)度程序，為了提高系統(tǒng)效率，如果淘汰的頁在執(zhí)行中沒有修改過，則可不必把該頁調(diào)出。參看第二題中提示（3）。模擬調(diào)度算法不實際地啟動調(diào)出一頁和裝入一頁的程序而用輸出調(diào)出的頁號和裝入的頁號來代替。把第一題中程序稍作改動，與本題結(jié)合起來，LRU頁面調(diào)度模擬算法如圖3。(4) 按第一題中提示（4）的要求，建立一張初始頁表，頁表中為每一頁增加“修改標志”位（參考第二題中提示（4）。然后按依次執(zhí)行的指令序列，運行設計的程序，顯示或打印每次調(diào)出和裝入的頁號，以及執(zhí)行了最后一條指令后數(shù)組中的值。(5) 為了檢查程序的正確性，可再任意確定一組指令序列，運行設計的程序，核對執(zhí)行的結(jié)果。圖3 LRU頁面調(diào)度模擬算法四 打印的源程序及附上的注釋 略五 打印的程序運行時初值和運行結(jié)果 略樣本2一、實習內(nèi)容模擬電梯調(diào)度算法，實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度。二、實習目的磁盤是一種高速、大容量、旋轉(zhuǎn)型、可直接存取的存儲設備。它作為計算機系統(tǒng)的輔助存儲器，擔負著繁重的輸入輸出任務，在多道程序設計系統(tǒng)中，往往同時會有若干個要求訪問磁盤的輸入輸出請求等待處理。系統(tǒng)可采用一種策略，盡可能按最佳次序執(zhí)行要求訪問磁盤的諸輸入輸出請求，這就叫驅(qū)動調(diào)度，使用的算法稱驅(qū)動調(diào)度算法。驅(qū)動調(diào)度能降低為若干個輸入輸出請求服務所需的總時間，從而提高系統(tǒng)效率。本實習模擬設計一個驅(qū)動調(diào)度程序，觀察驅(qū)動調(diào)度程序的動態(tài)運行過程。三、實習題目模擬電梯調(diào)度算法，對磁盤進行移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。設計思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 磁盤是可供多個進程共享的存儲設備，但一個磁盤每個時刻只能為一個進程服務。當有進程在訪問某個磁盤時，其它想訪問該磁盤的進程必須等待，直到磁盤一次工作結(jié)束。當有多個進程提出輸入輸出請求而處于等待狀態(tài)時，可用電梯調(diào)度算法從若干個等待訪問者中選擇一個進程，讓它訪問磁盤。選擇訪問者的工作由“驅(qū)動調(diào)度”進程來完成。由于磁盤與處理器是可以并行工作的，所以當磁盤在為一個進程服務時，占有處理器的另一進程可以提出使用磁盤的要求，也就是說，系統(tǒng)能動態(tài)地接收新的輸入輸出請求。為了模擬這種情況，在本實習中設置一個“接收請求”進程?！膀?qū)動調(diào)度”進程和“接收請求”進程能否占有處理器運行，取決于磁盤的結(jié)束中斷信號和處理器調(diào)度策略。在實習中可用隨機數(shù)來模擬確定這兩個進程的運行順序，以代替中斷處理和處理器調(diào)度選擇進程的過程。因而，程序的結(jié)構(gòu)可參考圖1。圖1 程序結(jié)構(gòu)(2) “接收請求”進程建立一張“請求I/O”表，指出等待訪問磁盤的進程要求訪問的物理地址，表的格式為：進程名柱面號磁道號物理記錄號MMMMMMMM假定某個磁盤組共有200個柱面，由外向里順序編號（0-199），每個柱面上有20個磁道，編號為0-19，每個磁道分成8個物理記錄，編號0-7。進程訪問磁盤的物理地址可以用鍵盤輸入的方法模擬得到。圖2是“接收請求”進程的模擬算法。圖2 “接收請求”模擬算法在實際的系統(tǒng)中必須把等待訪問磁盤的進程排入等待隊列，由于本實習模擬驅(qū)動調(diào)度，為簡單起見，在實習中可免去隊列管理部分，故設計程序時可不考慮“進程排入等待隊列”的工作。(3) “驅(qū)動調(diào)度”進程的功能是查“請求I/O”表，當有等待訪問磁盤的進程時，按電梯調(diào)度算法從中選擇一個等待訪問者，按該進程指定的磁盤物理地址啟動磁盤為其服務。對移動臂磁盤來說，驅(qū)動調(diào)度分移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。電梯調(diào)度算法的調(diào)度策略是與移動臂的移動方向和移動臂的當前位置有關(guān)的，所以每次啟動磁盤時都應登記移臂方向和當前位置。電梯調(diào)度算法是一種簡單而實際上用的驅(qū)動調(diào)度算法，這種調(diào)度策略總是優(yōu)先選擇與當前柱面號相同的訪問請求，從這些請求中再選擇一個能使旋轉(zhuǎn)距離最短的等待訪問者。如果沒有與當前柱面號相同的訪問請求，則根據(jù)移臂方向來選擇，每次總是沿臂移動方向選擇一個與當前柱面號最近的訪問請求，若沿這個方向沒有訪問請求時，就改變臂的移動方向。這種調(diào)度策略能使移動臂的移動頻率極小化，從而提高系統(tǒng)效率。用電梯調(diào)度算法實現(xiàn)驅(qū)動調(diào)度的模擬算法如圖3。(4) 圖1中的初始化工作包括，初始化“請求I/O”表，置當前移臂方向為里移；置當前位置為0號柱面，0號物理記錄。程序運行前可假定“請求I/O”表中已經(jīng)有若干個進程等待訪