操作系統(tǒng)課程設(shè)計報告網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)

1、課程設(shè)計報告課程名稱 操作系統(tǒng)課程設(shè)計 設(shè)計題目 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng) 專業(yè)班級 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 起止時間 2010年12月5日-24日 成 績 評 定考核內(nèi)容設(shè)計表現(xiàn)設(shè) 計報 告答辯綜合評定成 績電氣與信息學(xué)院課程設(shè)計考核和成績評定辦法1 課程設(shè)計的考核由指導(dǎo)教師根據(jù)設(shè)計表現(xiàn)、設(shè)計報告、設(shè)計成果、答辯等幾個方面，給出各項權(quán)重，綜合評定。該設(shè)計考核教研室主任審核，主管院長審批備案。2 成績評定采用五級分制，即優(yōu)、良、中、及格、不及格。3 參加本次設(shè)計時間不足三分之二或曠課四天以上者，不得參加本次考核，按不及格處理。4 課程設(shè)計結(jié)束一周內(nèi)，指導(dǎo)教師提交成績和設(shè)計總結(jié)。5 設(shè)計過程考核和成績在教

2、師手冊中有記載。課程設(shè)計報告內(nèi)容 課程設(shè)計報告內(nèi)容、格式各專業(yè)根據(jù)專業(yè)不同統(tǒng)一規(guī)范，經(jīng)教研室主任審核、主管院長審批備案。注： 1. 課程設(shè)計任務(wù)書和指導(dǎo)書在課程設(shè)計前發(fā)給學(xué)生，設(shè)計任務(wù)書放置在設(shè)計報告封面后和正文目錄前。 2. 為了節(jié)省紙張，保護環(huán)境，便于保管實習(xí)報告，統(tǒng)一采用a4紙，實習(xí)報告建議雙面打印（正文采用宋體五號字）或手寫。09/10學(xué)年第2學(xué)期操作系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)書指導(dǎo)教師：班級：一、課程設(shè)計的目的與要求本課程設(shè)計的目的是使課程設(shè)計的目的是使學(xué)生深刻理解操作系統(tǒng)的基本原理和方法。能夠利用所學(xué)程序設(shè)計的知識和操作系統(tǒng)的原理，解決具體問題，提高學(xué)生程序設(shè)計的綜合能力，為學(xué)生后續(xù)課程及畢

3、業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。要求學(xué)生從給定的十個題目中選擇至少四個題目進行設(shè)計，并給出設(shè)計思想、設(shè)計規(guī)范、算法描述、源程序以及運行示例。二、課程設(shè)計的內(nèi)容與安排1設(shè)計題目（范圍） 設(shè)計一 進程調(diào)度 設(shè)計目的：進程管理是操作系統(tǒng)中的重要功能，用來創(chuàng)建進程、撤消進程、實現(xiàn)進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，它提供了在可運行的進程之間復(fù)用cpu的方法。在進程管理中，進程調(diào)度是核心，因為在采用多道程序設(shè)計的系統(tǒng)中，往往有若干個進程同時處于就緒狀態(tài)，當(dāng)就緒進程個數(shù)大于處理器數(shù)目時，就必須依照某種策略決定哪些進程優(yōu)先占用處理器。本實驗?zāi)M在單處理器情況下的進程調(diào)度，目的是加深對進程調(diào)度工作的理解，掌握不同調(diào)度算法的優(yōu)缺點。設(shè)計題目：

4、第一題：設(shè)計一個按先來先服務(wù)算法實現(xiàn)處理器調(diào)度的程序。第二題：設(shè)計一個按時間片輪轉(zhuǎn)法實現(xiàn)處理器調(diào)度的程序。第三題：設(shè)計一個按優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法實現(xiàn)處理器調(diào)度的程序。第四題：設(shè)計一個按多級隊列調(diào)度算法實現(xiàn)處理器調(diào)度的程序。 設(shè)計二進程同步 設(shè)計目的： 理解臨界區(qū)和進程互斥的概念，掌握用信號量和pv操作實現(xiàn)進程互斥的方法。設(shè)計題目：在windows或者linux環(huán)境下編寫一個控制臺應(yīng)用程序，該程序運行時能創(chuàng)建n個線程，其中既有讀者線程又有寫者線程，它們按照事先設(shè)計好的測試數(shù)據(jù)進行讀寫操作。用信號量和pv操作實現(xiàn)讀者/寫者問題。 設(shè)計三 死鎖 設(shè)計目的： 死鎖是進程并發(fā)執(zhí)行過程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，哲學(xué)家就

5、餐問題是描述死鎖的經(jīng)典例子。為了防止死鎖，可以采用資源預(yù)分配法或者資源按序分配法。資源預(yù)分配法是指進程在運行前一次性地向系統(tǒng)申請它所需要的全部資源，如果系統(tǒng)當(dāng)前不能夠滿足進程的全部資源請求，則不分配資源, 此進程暫不投入運行，如果系統(tǒng)當(dāng)前能夠滿足進程的全部資源請求, 則一次性地將所申請的資源全部分配給申請進程。資源按序分配法是指事先將所有資源類全排序, 即賦予每一個資源類一個唯一的整數(shù)，規(guī)定進程必需按照資源編號由小到大的次序申請資源。設(shè)計題目：模擬有五個哲學(xué)家的哲學(xué)家進餐問題。 設(shè)計四 動態(tài)異長分區(qū)的存儲分配與回收算法 設(shè)計目的： 存儲器是計算機系統(tǒng)中的關(guān)鍵資源，存儲管理一直是操作系統(tǒng)的最主要

6、功能之一。存儲管理既包括內(nèi)存資源管理，也包括用 于實現(xiàn)分級存儲體系的外存資源的管理。通常，內(nèi)存與外存可采用相同或相似的管理技術(shù)，如內(nèi)存采用段式存儲管理，則外存也采用段式存儲管理。 通過本設(shè)計 理解存儲管理的功能，掌握動態(tài)異長分區(qū)的存儲分配與回收算法。設(shè)計題目：模擬動態(tài)異長分區(qū)的分配算法、回收算法和碎片整理算法。 設(shè)計五 虛擬設(shè)備 設(shè)計目的： 在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，連在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上的打印機要為多個終端服務(wù)，每個終端上的用戶都可以通過客戶端程序向服務(wù)器發(fā)送打印請求，服務(wù)器端的打印請求接收程序接收來自客戶端的打印請求，并將該請求存放到磁盤上的打印請求隊列中，由服務(wù)器端的假脫機打印程序在cpu空閑時從打印請求

7、隊列中取出請求信息，并將文件輸出到打印機中。這種工作方式不是將文件直接輸出到打印機，而是先將待打印的文件緩存到磁盤上，然后立即返回用戶程序，從而縮短了用戶響應(yīng)時間，為用戶提供了虛擬的快速打印機.通過本設(shè)計理解虛擬設(shè)備的工作原理，理解守護程序的概念。設(shè)計題目：利用多線程技術(shù)編寫假脫機打印程序，并設(shè)計測試數(shù)據(jù)以驗證程序的正確性。 設(shè)計六 管道與進程通信 設(shè)計目的： 進程通信是指兩個或者多個進程之間交換數(shù)據(jù)，管道允許進程之間按先進先出的方式傳送數(shù)據(jù)。有兩種類型的管道：有名管道和無名管道。有名管道可以使任意兩個進程之間進行通信，無名管道只能用在父子進程之間。 通過本設(shè)計理解進程通信原理，掌握用管道實現(xiàn)

8、進程間通信的方法。設(shè)計題目： 在linux環(huán)境中利用有名管道實現(xiàn)兩個進程之間的通信。 設(shè)計七 嵌入式操作系統(tǒng)下的并發(fā)程序設(shè)計 設(shè)計目的：了解嵌入式操作系統(tǒng)的特點，掌握在嵌入式操作系統(tǒng)下進行并發(fā)程序設(shè)計的方法。設(shè)計題目： 剖析源碼公開的實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核uc/os-ii；在uc/os-ii上開發(fā)一個“并發(fā)程序設(shè)計動態(tài)演示系統(tǒng)”，此系統(tǒng)以可視化的方式演示多個任務(wù)在不同的優(yōu)先級、不同的延時時間、不同的運行方式下的不同運行狀況。教師可以根據(jù)實際情況確定學(xué)生獨立完成任務(wù)個數(shù)，題目可參考本大綱中提供的，也可由學(xué)生自定，自定的題目須經(jīng)指導(dǎo)教師批準(zhǔn)。2主要技術(shù)指標(biāo)和要求能按題目要求調(diào)試出正確的運行結(jié)果。3

9、方案選擇及工作原理選擇不同的設(shè)計題目，給出設(shè)計方案，正確運行。4設(shè)計成果的要求課程設(shè)計結(jié)束后，要求每個學(xué)生上交一份課程設(shè)計報告。報告要求包括課程設(shè)計任務(wù)，設(shè)計完成的界面圖、源程序清單及課程設(shè)計總結(jié)等部分。三、進程安排時間，2010年3月1日-2010年3月5日。上機時間： 周四：7：50-12：00，2：00-16：30 周五：7：50-12：00 周六7：50-12：00序號完成內(nèi)容時間1設(shè)計準(zhǔn)備1天2按任務(wù)要求設(shè)計、調(diào)試程序，完成報告3天3總結(jié)和答辯1天4合計5天四、基本要求1明確課程設(shè)計任務(wù)，提高課程設(shè)計認(rèn)識，嚴(yán)格服從教師安排，不遲到，不早退，不曠課，按時上機；上機時認(rèn)真做設(shè)計，不得做聊

10、天、上網(wǎng)、玩游戲等與課程設(shè)計無關(guān)的事情，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)警告不改者，取消上機資格并把其課程設(shè)計成績作零分計。2認(rèn)真獨立完成設(shè)計內(nèi)容，上機前準(zhǔn)備程序，做好資料搜集，能夠上網(wǎng)查詢所需資料；除了上機，其余時間為查找資料和編寫程序，要充分利用好時間。3利用面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ约皏c+或者java的編程思想來完成系統(tǒng)的設(shè)計，編寫程序，調(diào)試各模塊。4請各位同學(xué)攜帶u盤等存儲設(shè)備，每次編寫完程序作備份，以防源程序丟失。 五、課程設(shè)計的成果要求與成績評定課程設(shè)計結(jié)束后，要求每個學(xué)生上交一份格式規(guī)范內(nèi)容完整的課程設(shè)計報告。并能夠上機演示程序運行結(jié)果。根據(jù)參加設(shè)計平時出勤表現(xiàn)情況、答辯驗收情況、設(shè)計報告三方面評定給出最后

11、的總成績。權(quán)重比例見下表：成績評定項 目權(quán)重1、設(shè)計過程中出勤、能力、水平、態(tài)度等方面0.42、設(shè)計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.23、答辯0.4 一、進程調(diào)度1、設(shè)計目的： 進程管理是操作系統(tǒng)中的重要功能，用來創(chuàng)建進程、撤消進程、實現(xiàn)進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換，它提供了在可運行的進程之間復(fù)用cpu的方法。在進程管理中，進程調(diào)度是核心，因為在采用多道程序設(shè)計的系統(tǒng)中，往往有若干個進程同時處于就緒狀態(tài)，當(dāng)就緒進程個數(shù)大于處理器數(shù)目時，就必須依照某種策略決定哪些進程優(yōu)先占用處理器。本實驗?zāi)M在單處理器情況下的進程調(diào)度，目的是加深對進程調(diào)度工作的理解，掌握不同調(diào)度算法的優(yōu)缺點。2、設(shè)計題目設(shè)計一個按多級隊列調(diào)度算法實

12、現(xiàn)處理器調(diào)度的程序。3、 設(shè)計思想 設(shè)置多個就緒隊列，分別賦予不同的優(yōu)先級，如逐級降低，隊列1的優(yōu)先級最高。每個隊列執(zhí)行時間片的長度也不同，規(guī)定優(yōu)先級越低則時間片越長，如逐級加倍。新進程進入內(nèi)存后，先投入隊列1的末尾，按fcfs算法調(diào)度；若按隊列1一個時間片未能執(zhí)行完，則降低投入到隊列2的末尾，同樣按fcfs算法調(diào)度；如此下去，降低到最后的隊列，則按“時間片輪轉(zhuǎn)”算法調(diào)度直到完成。僅當(dāng)較高優(yōu)先級的隊列為空，才調(diào)度較低優(yōu)先級的隊列中的進程執(zhí)行。如果進程執(zhí)行時有新進程進入較高優(yōu)先級的隊列，則搶先執(zhí)行新進程，并把被搶先的進程投入原隊列的末尾。源代碼 #include stdio.h#include

13、conio.h#include stdlib.h#include malloc.h#include time.h#include windows.h#define null 0#define n 4int mn=18;struct cpu /就緒隊列 int time; /時間片數(shù)量 struct pss *head; struct pss *tail; ; struct pss /進程 char name5; int pro_time; /執(zhí)行時間 int l_time; / 剩余時間 struct pss *next; ;void gotoxy(int x, int y) coord c;

14、 c.x = x - 1; c.y = y - 1; setconsolecursorposition (getstdhandle(std_output_handle), c); void initial(struct cpu cpu_quene) /初始化就緒隊列，時間片分別為2 4 8 16 int i,t=2; for(i=0;iname); gotoxy(25,8); printf(請輸入處理進程需要的時間：); scanf(%d,&p-pro_time); p-l_time=p-pro_time; /剩余時間初始化，初始值為需要時間的值 p-next=null; if(cpu_que

15、ne0.head=null) cpu_quene0.head=p; cpu_quene0.tail=p; else q=cpu_quene0.tail; cpu_quene0.tail=p; q-next=p;void osdelay(int n)int a,i,m; m=500*n; a=clock(); for(i=0;i+) if(clock()-a=m) break; void print(struct cpu cpu_quene) struct pss *p; gotoxy(23,5); p=cpu_quene0.head; printf( ); gotoxy(23,5); whil

16、e(p!=null) printf(%s %d ,p-name,p-l_time); p=p-next; gotoxy(23,7); p=cpu_quene1.head; printf( ); gotoxy(23,7); while(p!=null) printf(%s %d ,p-name,p-l_time); p=p-next; gotoxy(23,9); p=cpu_quene2.head; printf( ); gotoxy(23,9); while(p!=null) printf(%s %d ,p-name,p-l_time); p=p-next; gotoxy(23,11); p=

17、cpu_quene3.head; printf( ); gotoxy(23,11); while(p!=null) printf(%s %d ,p-name,p-l_time); p=p-next;void nprint(struct pss *p)gotoxy(27,15); printf(%s %d ,p-name,p-l_time);void process(struct cpu cpu_quenen) /進程執(zhí)行函數(shù) struct pss *p,*q,*p1; int i=0,j,a,b; int flag1=1; while(il_time!=0) osdelay(1); p-l_t

18、ime=p-l_time-1; /剩余時間-1？ gotoxy(27,15); printf(進程%s處理完畢，離開隊列!,p-name); cpu_quenei.head=p-next; print(cpu_quene); gotoxy(mn,18); printf(%s %d,p-name,p-pro_time); /輸出執(zhí)行結(jié)果 mn=mn+9; free(p); /釋放內(nèi)存 p=cpu_quenei.head; gotoxy(10,2); printf( ); gotoxy(10,2); printf(所有進程處理完畢!); else gotoxy(10,2); printf( );

19、gotoxy(10,2); printf(所有進程處理完畢!); flag1=0; break; case 2:p=cpu_quenei.head; for(;cpu_quenei.head!=null;) cpu_quenei.head=p-next; p-next=null; gotoxy(27,15); printf( ); nprint(p); b=cpu_quenei.time; while(p-l_time!=0&b!=0) osdelay(1); p-l_time=p-l_time-1; b-; /時間片減1 if(p-l_time=0) /剩余時間為零 gotoxy(27,15

20、); printf(進程%s處理完畢，離開隊列!,p-name); gotoxy(mn,18); printf(%s %d,p-name,p-pro_time); /輸出完成進程 mn=mn+9; free(p); else j=i+1; if(cpu_quenej.head!=null) /p=cpu_quenei.head q=cpu_quenej.tail; cpu_quenej.tail=p; q-next=p; else cpu_quenej.head=p; cpu_quenej.tail=p; p-next=null; print(cpu_quene); p=cpu_quenei.

21、head; cpu_quenei.tail=null; i+; if(i=3) a=1; else a=2; break; void main() int i, j,flag=1,t=2; char a; struct pss *p1; struct cpu cpu_quene4; initial(cpu_quene); /創(chuàng)建就緒隊列 for(;flag=1;) gotoxy(20,4); printf(); for(j=5;jname,p1-pro_time); p1=p1-next; for(j=4;j13;j+) gotoxy(8,j); printf( ); gotoxy(8,4);

22、 printf(); gotoxy(10,5); printf(一級隊列 2：); gotoxy(10,7); printf(二級隊列 4：); gotoxy(10,9); printf(三級隊列 8：); gotoxy(10,11); printf(四級隊列 16：); gotoxy(8,13); printf(); print(cpu_quene); gotoxy(10,15); printf(正在處理的進程：); process(cpu_quene); gotoxy(10,20);printf(n*); 運行結(jié)果： 重點和難點及其解決方法 多級反饋隊列算法的實現(xiàn)。剛開始對多級反饋隊列算法

23、不太了解，是fcfs 、rr、hpf三者結(jié)合而形成的一種進程調(diào)度算法。 二、進程同步 1、設(shè)計目的： 理解臨界區(qū)和進程互斥的概念，掌握用信號量和pv操作實現(xiàn)進程互斥的方法。2、設(shè)計題目： 在windows或者linux環(huán)境下編寫一個控制臺應(yīng)用程序，該程序運行時能創(chuàng)建n個線程，其中既有讀者線程又有寫者線程，它們按照事先設(shè)計好的測試數(shù)據(jù)進行讀寫操作。用信號量和pv操作實現(xiàn)讀者/寫者問題。 3、 設(shè)計思路 將所有的讀者和所有的寫者分別放進兩個等待隊列中，當(dāng)讀允許時就讓讀者隊列釋放一個或多個讀者，當(dāng)寫允許時，釋放第一個寫者操作。 讀者優(yōu)先： 如果沒有寫者正在操作，則讀者不需要等待，用一個整型變量rea

24、dcount記錄當(dāng)前的讀者數(shù)目，用于確定是否釋放寫者線程，（當(dāng)readcout=0 時，說明所有的讀者都已經(jīng)讀完，釋放一個寫者線程），每個讀者開始讀之前都要修改readcount,為了互斥的實現(xiàn)對readcount 的修改，需要一個互斥對象mutex來實現(xiàn)互斥。 另外，為了實現(xiàn)寫-寫互斥，需要一個臨界區(qū)對象 write,當(dāng)寫者發(fā)出寫的請求時，必須先得到臨界區(qū)對象的所有權(quán)。通過這種方法，可以實現(xiàn)讀寫互斥，當(dāng)readcount=1 時，（即第一個讀者的到來時，），讀者線程也必須申請臨界區(qū)對象的所有權(quán). 當(dāng)讀者擁有臨界區(qū)的所有權(quán)，寫者都阻塞在臨界區(qū)對象write上。當(dāng)寫者擁有臨界區(qū)對象所有權(quán)時，第一

25、個判斷完readcount=1 后，其余的讀者由于等待對readcount的判斷，阻塞在mutex上！ 寫者優(yōu)先： 寫者優(yōu)先和讀者優(yōu)先有相同之處，不同的地方在：一旦有一個寫者到來時，應(yīng)該盡快讓寫者進行寫，如果有一個寫者在等待，則新到的讀者操作不能讀操作，為此添加一個整型變量writecount,記錄寫者的數(shù)目，當(dāng)writecount=0時才可以釋放讀者進行讀操作！ 為了實現(xiàn)對全局變量writecount的互斥訪問，設(shè)置了一個互斥對象mutex3。 為了實現(xiàn)寫者優(yōu)先，設(shè)置一個臨界區(qū)對象read,當(dāng)有寫者在寫或等待時，讀者必須阻塞在臨界區(qū)對象read上。 讀者除了要一個全局變量readcount實

26、現(xiàn)操作上的互斥外，還需要一個互斥對象對阻塞在read這一個過程實現(xiàn)互斥，這兩個互斥對象分別為mutex1和mutex2。 程序結(jié)構(gòu)4、 源代碼 #include #include #include fstream.h int readcount=0; /int writecount=0; /critical_section rp_write; /critical_section cs_write;critical_section cs_read;struct threadinfo /int threadhao; /char threadclass; /double threadstarttim

27、e; /double threadruntime; /;void readerfun(char* file);/void r_readerthread(void *p);/void r_writerthread(void *p);/void writerfun(char* file); /void w_readerthread(void *p);/void w_writerthread(void *p);/int main()/char select;while (true)cout*-*nendl;cout 1:endl; cout 2:endl;cout 3:endl;coutn*endl

28、;cout:select;if(select!=1 & select!=2 & select!=3)coutendl;while (select!=1 & select!=2 & select!=3);system(cls);if (select=3)return 0;/else if (select=1)/readerfun(peizhi.txt); else if(select=2)/ writerfun(peizhi.txt);coutn? 1. 2.select;if(select!=1 & select!=2 )coutendl;while (select!=1 & select!=

29、2);if(select=2)return 0;/system(cls);return 0;/void readerfun(char* file)dword n_thread=0; /0dword thread_id; /iddword wait_for_all; /handle h_mutex;/(h_mutex)h_mutex=createmutex(null,false,mutex_for_readcount);handle h_thread64;/64threadinfo thread_info64;readcount=0; initializecriticalsection(&rp_

30、write); /ifstream infile;infile.open(file); cout:nthread_infon_thread.threadhaothread_infon_thread.threadclass thread_infon_thread.threadstarttimethread_infon_thread.threadruntime;if (-1 = infile.get()break;n_thread+;/for (int i=0;i(int)(n_thread);i+)if (thread_infoi.threadclass=r)/h_threadi=createt

31、hread(null,0,(lpthread_start_routine)(r_readerthread),&thread_infoi,0,&thread_id);else/h_threadi=createthread(null,0,(lpthread_start_routine)(r_writerthread),&thread_infoi,0,&thread_id);wait_for_all=waitformultipleobjects(n_thread,h_thread,true,-1);cout.threadhao;m_delay=(dword)(threadinfo *)(p)-thr

32、eadstarttime*100);m_threadruntime=(dword)(threadinfo *)(p)-threadruntime*100);sleep(m_delay); /cout m_threadhao .endl;/wait_for_mutex=waitforsingleobject(h_mutex,-1); /readcount /readcount+; /if (readcount=1)entercriticalsection(&rp_write);/ releasemutex(h_mutex);/cout m_threadhao .endl;sleep(m_thre

33、adruntime);/cout m_threadhao .threadhao;m_delay=(dword)(threadinfo *)(p)-threadstarttime*100);m_threadruntime=(dword)(threadinfo *)(p)-threadruntime*100);sleep(m_delay); /cout m_threadhao .endl;entercriticalsection(&rp_write);/cout m_threadhao .endl;sleep(m_threadruntime);/cout m_threadhao .endl;lea

34、vecriticalsection(&rp_write);/void writerfun(char* file)dword n_thread=0; /dword thread_id; /iddword wait_for_all; /handle h_mutex1, h_mutex2, h_mutex3;h_mutex1 = createmutex(null, false, mutex_for_writecount);h_mutex2 = createmutex(null, false, mutex_for_readcount);h_mutex3 = createmutex(null, fals

35、e, mutex_for_read);/handle h_thread64;threadinfo thread_info64;readcount=0; /readcountinitializecriticalsection(&cs_write); /initializecriticalsection(&cs_read);ifstream infile;infile.open(file); /cout:nthread_infon_thread.threadhaothread_infon_thread.threadclassthread_infon_thread.threadstarttimethread_infon_thread.t