操作系統(tǒng)原理試驗(yàn)報(bào)告

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一、課程設(shè)計(jì)的題目：

根據(jù)“操作系統(tǒng)原理〞課程的課堂教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合自己的知識(shí)積累狀況，題目可從下述擬題中選擇，亦可自定。

二、試驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容：

在Linux或Windows操作系統(tǒng)下，用C語(yǔ)言進(jìn)行操作系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，內(nèi)容可關(guān)于“并發(fā)程序設(shè)計(jì)〞、“處理機(jī)管理〞、“作業(yè)管理〞、“存儲(chǔ)管理〞、“文件系統(tǒng)管理〞、“設(shè)備管理〞等等。

三、參考資料：

1、清華大學(xué)出版，張堯?qū)W《計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)教程》配套的《習(xí)題解答與試驗(yàn)指導(dǎo)書》中范例；

2、清華大學(xué)出版，任愛(ài)華《操作系統(tǒng)實(shí)用教程》中的實(shí)例設(shè)計(jì)；3、《Linux下C語(yǔ)言編程入門教程》、《Linux軟件工程師（C語(yǔ)言）實(shí)用教程》等；

4、網(wǎng)上與操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)相關(guān)的文獻(xiàn)資料。

四、重要操作環(huán)節(jié)

1、步驟：

選題（4、5人一小組）--→提交小組名單--→分析、編寫程序--→上機(jī)調(diào)試--→分析結(jié)果--→評(píng)價(jià)結(jié)果--→寫出設(shè)計(jì)報(bào)告2、設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容：

①、設(shè)計(jì)說(shuō)明：設(shè)計(jì)主要完成的任務(wù)、解決的主要問(wèn)題；②、工作原理：找出教材中的相關(guān)工作原理并簡(jiǎn)要說(shuō)明；

③、詳細(xì)設(shè)計(jì)：包括調(diào)用的主要系統(tǒng)函數(shù)說(shuō)明、程序流程圖、程序代碼、關(guān)鍵語(yǔ)句解釋；

④、運(yùn)行結(jié)果：要求寫出運(yùn)行結(jié)果或抓圖給出；

⑤、分析結(jié)果：要求用操作系統(tǒng)原理有關(guān)理論解釋說(shuō)明；⑥、調(diào)試步驟以及調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法；⑦、試驗(yàn)二進(jìn)程的管理二

1.試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（1）加深對(duì)進(jìn)程概念的理解，明確進(jìn)程和程序的區(qū)別（2）進(jìn)一步認(rèn)識(shí)并發(fā)的本質(zhì)

（3）分析進(jìn)程爭(zhēng)用資源的現(xiàn)象，學(xué)習(xí)解決進(jìn)程互斥的方法（4）了解Linux系統(tǒng)中進(jìn)程通信的基本原理

2.試驗(yàn)內(nèi)容：編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的軟中斷通信

3.試驗(yàn)要求：使用系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)立兩個(gè)子進(jìn)程，再調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用signal()讓父進(jìn)程捕獲鍵盤上來(lái)的中斷信號(hào)（即按住DEL鍵）；當(dāng)捕獲到中斷信號(hào)后，父進(jìn)程用系統(tǒng)調(diào)用Kill()向兩個(gè)子進(jìn)程發(fā)出信號(hào)，子進(jìn)程捕獲到信號(hào)后分別輸出以下信息后終止：

ChildProcess1iskilledbyparent1ChildProcess2iskilledbyparent1

ParentProcessiskilled

在上面的程序中增加語(yǔ)句signal(SIGINT,SIG-IGN)和signal(SIGQUIT,SIG-IGN),

觀測(cè)執(zhí)行結(jié)果并分析原因。

試驗(yàn)三觀測(cè)內(nèi)存分派結(jié)果

1.試驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)如何利用Linux的malloc函數(shù)動(dòng)態(tài)申請(qǐng)一段內(nèi)存空間。2.試驗(yàn)內(nèi)容

（1）了解malloc函數(shù)的功能和Linux虛擬內(nèi)存管理的原理。（2）編寫一C語(yǔ)言程序，用malloc函數(shù)申請(qǐng)一段存儲(chǔ)空間，并在終端上顯示起始地址。（3）運(yùn)行該程序，觀測(cè)、記錄其運(yùn)行結(jié)果，并分析說(shuō)明結(jié)果的地址是否為物理地址。

試驗(yàn)四進(jìn)程間的通信（因與試驗(yàn)十有相應(yīng)交織，故只能有

一個(gè)小組選）

1.試驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解和熟悉LINUX支持的消息通信機(jī)制，共享存儲(chǔ)區(qū)以及信號(hào)量機(jī)制

2.試驗(yàn)預(yù)備內(nèi)容

閱讀LINUX系統(tǒng)的mdg.c，sem.c和shm.c等源碼文件，熟悉LINUX的三種通信機(jī)制。3.試驗(yàn)主要內(nèi)容（消息的創(chuàng)立，發(fā)送和接收）

（1）使用系統(tǒng)調(diào)用msgget()，msgsnd()，msgrev()，以及msgctl()編制一長(zhǎng)度為1k的消息發(fā)送和接收程序；

（2）觀測(cè)上面程序，說(shuō)明控制消息隊(duì)列的系統(tǒng)調(diào)用msgctl()在此起什么作用。

試驗(yàn)五進(jìn)程調(diào)度試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康暮鸵?/p>

進(jìn)程調(diào)度是處理機(jī)管理的核心內(nèi)容。本試驗(yàn)要求用C語(yǔ)言編寫和調(diào)試一個(gè)簡(jiǎn)單的進(jìn)程調(diào)度程序。通過(guò)本試驗(yàn)可以加深理解有關(guān)進(jìn)程控制塊、進(jìn)程隊(duì)列的概念，并體會(huì)和了解優(yōu)先數(shù)和時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法的具體實(shí)施方法。

二、試驗(yàn)主要內(nèi)容

1、設(shè)計(jì)進(jìn)程控制塊PCB表結(jié)構(gòu)，分別適用于優(yōu)先數(shù)調(diào)度算法和循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。

PCB結(jié)構(gòu)尋常包括以下信息：進(jìn)程名，進(jìn)程優(yōu)先數(shù)（或輪轉(zhuǎn)時(shí)間片），進(jìn)程所占用的CPU時(shí)間，進(jìn)程的狀態(tài)，當(dāng)前隊(duì)列指針等。根據(jù)調(diào)度算法的不同，PCB結(jié)構(gòu)的內(nèi)容可以作適當(dāng)?shù)脑鰟h。2、建立進(jìn)程就緒隊(duì)列。對(duì)兩種不同算法編制入鏈子程序。3、編制兩種進(jìn)程調(diào)度算法：1）優(yōu)先度調(diào)度；2）循環(huán)輪轉(zhuǎn)調(diào)度。4、本程序用兩種算法對(duì)五個(gè)進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度，每個(gè)進(jìn)程可有三個(gè)狀態(tài)，并假設(shè)初始狀態(tài)為就緒狀態(tài)。

5、為了便于處理，程序中的運(yùn)行時(shí)間以時(shí)間片為單位計(jì)算，各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)或輪轉(zhuǎn)時(shí)間數(shù)以及進(jìn)程需要運(yùn)行的時(shí)間片數(shù)的初值與算法均由用戶給定。要求：進(jìn)程在就緒隊(duì)列呆一個(gè)時(shí)間片，優(yōu)先數(shù)增加1，進(jìn)程每運(yùn)行一個(gè)時(shí)間片，優(yōu)先數(shù)減3。

試驗(yàn)六請(qǐng)求調(diào)頁(yè)存儲(chǔ)管理方法的模擬試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和要求

存儲(chǔ)管理的主要功能之一是合理地分派空間。請(qǐng)求頁(yè)式管理是一種常用的虛擬存儲(chǔ)管理技術(shù)。本試驗(yàn)的目的是通過(guò)請(qǐng)求頁(yè)式存儲(chǔ)管理中頁(yè)面置換算法模擬設(shè)計(jì)，了解虛擬存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)，把握請(qǐng)求頁(yè)式管理的頁(yè)面置換算法。

本試驗(yàn)要求用C/C++語(yǔ)言編寫和調(diào)試一個(gè)簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)管理程序。

二、試驗(yàn)內(nèi)容

（1）假設(shè)每個(gè)頁(yè)面中可存放10條指令，分派給一作業(yè)的內(nèi)存塊數(shù)為4。

（2）用C語(yǔ)言模擬一作業(yè)的執(zhí)行過(guò)程。該作業(yè)共有320條指令，即它的地址空間為32頁(yè)，目前它的所有頁(yè)都還未調(diào)入內(nèi)存。在模擬過(guò)程中，假使所訪問(wèn)的指令已在內(nèi)存，則顯示其物理地址，并轉(zhuǎn)入下一條指令。假使所訪問(wèn)的指令還未裝入內(nèi)存，則發(fā)生缺頁(yè)，此時(shí)需記錄缺頁(yè)的次數(shù)，并將相應(yīng)頁(yè)調(diào)入內(nèi)存。假使4個(gè)內(nèi)存塊中均已裝入該作業(yè)，則需進(jìn)行頁(yè)面置換。最終顯示其物理地址，并轉(zhuǎn)下一條指令。在所有320條指令執(zhí)行完畢后，請(qǐng)計(jì)算并顯示作業(yè)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的缺頁(yè)率。

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