《操作系統(tǒng)》實訓報告課件

PAGE19實訓一、模擬進程操作原語實訓目的：通過設計并調(diào)試創(chuàng)建、終止、阻塞、喚醒原語功能，有助于對操作系統(tǒng)中進程控制功能的理解，掌握操作系統(tǒng)模塊的設計方法和工作原理。實訓內(nèi)容：設計創(chuàng)建、終止、阻塞、喚醒原語功能函數(shù)。設計主函數(shù)，采用菜單結構（參見后面給出的流程圖）。設計“顯示隊列”函數(shù)，目的能將就緒、阻塞隊列中的進程信息顯示在屏幕上，以供隨時查看各隊列中進程的變化情況。實訓步驟：1、系統(tǒng)總體結構：開始開始系統(tǒng)主菜單1…創(chuàng)建2…阻塞3…喚醒4…終止5…顯示0…退出請輸入您需要的功能（0－5）：輸入選擇輸入選擇=？543210543210退出創(chuàng)建阻塞喚醒終止顯示退出創(chuàng)建阻塞喚醒終止顯示結束結束其中：進程名用P1,P2標識。優(yōu)先級及運行時間：為實訓題目二做準備。其中：進程名用P1,P2標識。優(yōu)先級及運行時間：為實訓題目二做準備。狀態(tài)為：就緒、運行、阻塞，三種基本狀態(tài)。指針：指向下一個PCB。進程名優(yōu)先級運行時間狀態(tài)指針實訓代碼：#include<stdio.h>#include<string.h>structPCB{ charname[4]; intpriority; intruntime;};voidmain(){ intx,t; inta=0; intk=0,r=1,i=0,j=0;//k為就緒隊列總數(shù)，r堵塞隊列總數(shù) charname[4]; structPCBpcb[10]; structPCBpcb1[10];structPCBpcb2[10]; printf("菜單\n\n\n");printf("0退出系統(tǒng)\n");printf("1創(chuàng)建進程\n");printf("2堵塞進程\n"); printf("3喚醒進程\n"); printf("4終止進程\n"); printf("5顯示進程\n");printf("\n"); strcpy(pcb1[0].name,"s");//堵塞隊列 pcb1[0].priority=2; pcb1[0].runtime=3; while(1) { printf("請輸入你的選擇："); scanf("%d",&x); if(x==0) break; if(x==1) { printf("創(chuàng)建進程\n"); printf("進程名："); scanf("%s",&pcb[k].name); printf("優(yōu)先級："); scanf("%d",&pcb[k].priority); printf("運行時間："); scanf("%d",&pcb[k].runtime); k=k+1; } if(x==2) { printf("堵塞進程\n"); printf("請輸入要查找的進程："); scanf("%s",name); for(j=0;j<=k;j++) { if(strcmp(pcb[j].name,name)==0) { t=j; strcpy(pcb2[a].name,pcb[t].name); pcb2[a].priority=pcb[t].priority; pcb2[a].runtime=pcb[t].runtime;strcpy(pcb1[r].name,pcb2[a].name); pcb1[r].priority=pcb2[a].priority; pcb1[r].runtime=pcb2[a].runtime; r=r+1; a=a+1; for(i=t;i<=k;i++) { strcpy(pcb[i].name,pcb[i+1].name); pcb[i].priority=pcb[i+1].priority; pcb[i].runtime=pcb[i+1].runtime; } k=k-1; printf("將就緒序列調(diào)度為運行："); for(i=0;i<a;i++) printf("%s%d%d\n",pcb2[i].name,pcb2[i].priority,pcb2[i].runtime); printf("堵塞進程：\n"); for(j=0;j<r;j++) printf("%s%d%d\n",pcb1[j].name,pcb1[j].priority,pcb1[j].runtime); break; } else printf("該進程已是堵塞進程!\n"); break; } } if(x==3) { printf("喚醒進程\n"); printf("請輸入要喚醒的進程："); scanf("%s",name); for(i=0;i<r;i++) { if(strcmp(pcb1[i].name,name)==0) { t=i; strcpy(pcb[k].name,pcb1[t].name); pcb[k].priority=pcb1[t].priority; pcb[k].runtime=pcb1[t].runtime; k=k+1; for(j=t;j<r;j++) { strcpy(pcb1[j].name,pcb1[j+1].name); pcb1[j].priority=pcb1[j+1].priority; pcb1[j].runtime=pcb1[j+1].runtime; } r=r-1; printf("就緒進程：\n"); for(j=0;j<k;j++) printf("%s%d%d\n",pcb[j].name,pcb[j].priority,pcb[j].runtime); printf("堵塞進程：\n"); for(j=0;j<r;j++) printf("%s%d%d\n",pcb1[j].name,pcb1[j].priority,pcb1[j].runtime); break; } else printf("該堵塞進程為空，不能喚醒進程!\n"); break; } } if(x==4) { printf("終止進程\n");printf("請輸入你要終止的進程："); scanf("%s",name); for(i=0;i<k;i++) { if(strcmp(pcb[i].name,name)==0) { t=i; for(j=t;j<k;j++) { strcpy(pcb[j].name,pcb[j+1].name); pcb[j].priority=pcb[j+1].priority; pcb[j].runtime=pcb[j+1].runtime; } k=k-1; } if(strcmp(pcb1[i].name,name)==0) { t=i; for(j=t;j<r;j++) { strcpy(pcb1[j].name,pcb1[j+1].name); pcb1[j].priority=pcb1[j+1].priority; pcb1[j].runtime=pcb1[j+1].runtime; } r=r-1; } } printf("就緒進程：\n"); for(j=0;j<k;j++) printf("%s%d%d\n",pcb[j].name,pcb[j].priority,pcb[j].runtime); printf("堵塞進程：\n"); for(j=0;j<r;j++) printf("%s%d%d\n",pcb1[j].name,pcb1[j].priority,pcb1[j].runtime); } if(x==5) { printf("顯示進程\n"); printf("就緒進程：\n"); for(j=0;j<k;j++) printf("%s%d%d\n",pcb[j].name,pcb[j].priority,pcb[j].runtime); printf("堵塞進程：\n"); for(j=0;j<r;j++) printf("%s%d%d\n",pcb1[j].name,pcb1[j].priority,pcb1[j].runtime); } }}程序運行結果實訓小結:通過設計并調(diào)試創(chuàng)建、終止、阻塞、喚醒原語功能，加深了對操作系統(tǒng)中進程控制功能的理解，并且掌握操作系統(tǒng)模塊的設計方法和工作原理。更重要的是理解了操作系統(tǒng)的調(diào)度方法是就緒-運行-堵塞-喚醒-結束的過程。

實訓二：模擬動態(tài)分區(qū)首次適應分配和回收算法實訓目的：通過本實訓，可加深理解動態(tài)分區(qū)分配、回收程序的功能和具體實現(xiàn)，特別是對回收分區(qū)的合并的理解。實訓內(nèi)容：1、設計動態(tài)分區(qū)首次適應分配、回收算法。2、設計“未分配區(qū)說明表”，格式為：序號始址長度狀態(tài)160k200103、設計“已分配區(qū)說明表”，格式為：作業(yè)名始址長度狀態(tài)004、設計顯示程序，將“未分配區(qū)說明表”和“已分配區(qū)說明表”的內(nèi)容顯示在屏幕上。初始分配從一個空閑區(qū)分配起，回收時要合并空區(qū)。實訓步驟：1、系統(tǒng)要求分配一個分區(qū)時，應輸入：作業(yè)名、作業(yè)長度。2、回收一個分區(qū)時，應輸入：回收的作業(yè)名?；厥盏姆謪^(qū)請注意是否需要進行合并。實訓代碼：#include<STDIO.H>#include<STDLIB.H>intMAX_SEGMENT=10;//最大碎片值structPartition //分區(qū)表目{ intPar_Size; //分區(qū)大小 intPar_No; //分區(qū)序號或者名字 intAddr; //分區(qū)地址 intIsUse; //分區(qū)使用情況,0表示空閑，1表示使用 Partition*pri; //前向指針 Partition*next; //后向指針};Partition*Int()//函數(shù)，返回Partition類型指針{ //初始化空閑分區(qū)表 Partition*list,*H,*H1; list=(structPartition*)malloc(sizeof(structPartition));//malloc申請動態(tài)分配空間 list->next=NULL; H=list; if(!list) { printf("\n錯誤,內(nèi)存初始化分配失??！程序結束"); exit(1); } H1=(structPartition*)malloc(sizeof(structPartition)); printf("請預先輸入分區(qū)總大小(以KB為單位)："); scanf("%d",&H1->Par_Size); H1->Addr=0; H1->Par_No=0; H1->IsUse=0; H1->pri=H; H1->next=NULL; H->next=H1;////list>H1 returnlist;}Partition*InitFP(){ //初始化已分配分區(qū)表 Partition*FP,*F,*H; inti; FP=(structPartition*)malloc(sizeof(structPartition)); FP->next=NULL; H=FP; for(i=0;i<10;i++) //已分配區(qū)先暫定分配十個表目 { F=(structPartition*)malloc(sizeof(structPartition)); if(!F) { printf("\n錯誤,內(nèi)存分配失敗！程序結束"); exit(1); } F->Par_Size=0; F->Addr=0; F->Par_No=0; F->IsUse=0; F->next=NULL; H->next=F; F->pri=H; H=H->next; } returnFP;}Partition*New_Process(Partition*list,Partition*FP){ //為新的進程分配資源 Partition*H,*P,*H1; intSize,Name,L; H=list; H1=FP->next; H=H->next; printf("請輸入新作業(yè)的名稱和大小(整數(shù))\n"); printf("作業(yè)名稱:"); scanf("%d",&Name); printf("作業(yè)大小(整數(shù)):"); scanf("%d",&Size); while(H) { if(!H) //表目已查完，無法分配 { printf("\n已無空閑分區(qū),本次無法分配!"); returnlist; } else{ if(H->IsUse==0) //空表目 //if(H->Par_Size>=Size) //大小滿足,空閑分區(qū)大小》要分配的大小 if(H->Par_Size>=Size) //大小滿足, { booltemp=false;//空閑分區(qū)大小-要分配的大小<碎片值//會產(chǎn)生碎片,將整塊內(nèi)存大小分配出去， if((H->Par_Size-Size)<=MAX_SEGMENT){ Size=H->Par_Size;//分配的大小為整塊內(nèi)存 temp=true;//會產(chǎn)生碎片 } //其他情況就分配大小為請求大小，不會產(chǎn)生碎片， L=H->Addr;//保存空閑分地址 if(temp) printf("該次分配會產(chǎn)生碎片,大小為%d的內(nèi)存分配出去!",Size);else printf("該次內(nèi)存分配不會產(chǎn)生碎片"); break; } } H=H->next; //否則，繼續(xù)往下查找 } if(H) { if(H->Par_Size>Size) //大小滿足,空閑分區(qū)大小》要分配的大小 {//分配新的表目，處理一條數(shù)據(jù)，分配一次內(nèi)存 P=(structPartition*)malloc(sizeof(structPartition)); P->IsUse=1; P->Addr=L;//指向空閑分區(qū)地址 P->next=H; //修改指針 H->pri->next=P; P->pri=H->pri; H->pri=P; P->Par_Size=Size;//分配大小為要請求分配的大小 P->Par_No=Name;//名稱 H->Par_Size-=Size; //修改空閑分區(qū),H所指區(qū)塊大小減Size H->Addr+=Size;//H所指區(qū)塊地址加Size }else { H->IsUse=1; //大小相等的，把當前表項設置空表目 } while(H1) { if(H1->IsUse==0) { H1->Par_No=Name; H1->Par_Size=Size; H1->Addr=L;//保存已分配地址 H1->IsUse=1;//在已分配表中設置為已分配 break; } H1=H1->next; } }else printf("所申請資源已大過系統(tǒng)所擁有的,請重新輸入!\n"); returnlist;}Partition*Reclaim(Partition*list,Partition*FP){ //結束作業(yè),資源回收,No為作業(yè)名，回收內(nèi)存Partition*H1,*H2,*H3,*HF;//H1為釋放區(qū)，H2為后分區(qū)，H3為前分區(qū) intNo; //作業(yè)名 H1=list; HF=FP;//可有可無？ H1=H1->next; HF=FP->next; printf("請輸入您想結束的作業(yè)名:"); scanf("%D",&No); while(HF)//對已分配表進行操作 { if(HF->Par_No==No) { HF->IsUse=0; //標志為空表目 break;//這時保存著HF所指分區(qū)的信息 } HF=HF->next; } if(!HF) //如果找不到該作業(yè)，則提示出錯 printf("所輸入的作業(yè)名稱不正確,請重新輸入!"); else{ while(H1)//對空閑表進行操作 { if(H1->Par_No==No) { H1->IsUse=0; //標志為空表目 printf("內(nèi)存回收成功"); break; } H1=H1->next; } H2=H1->next;//后分區(qū) H3=H1->pri;//前分區(qū) if(H2&&H2->IsUse==0) //后接分區(qū)為空閑 { if(H2->next==NULL) //判斷后接分區(qū)是否為尾結點 { H1->Par_Size+=H2->Par_Size; //把H2合并到H1 H1->next=NULL; free(H2); printf("已回收%d大小內(nèi)存",H1->Par_Size); }else //后分區(qū)不為空閑，表示已經(jīng)被使用 { H1->Par_Size+=H2->Par_Size; H1->next=H2->next; H2->next->pri=H1; free(H2); printf("已回收%d大小內(nèi)存",H1->Par_Size); } } if(H3&&H3->IsUse==0) //前分區(qū)為空閑分區(qū)，則合并去前分區(qū) { H3->Par_Size+=H1->Par_Size; H3->next=H1->next; if(H1->next!=NULL) //若H1為尾結點 H1->next->pri=H3; free(H1); printf("已回收%d大小內(nèi)存",H1->Par_Size); } } returnlist;}voidPrint(Partition*list,Partition*FP){ //輸出已分配分區(qū)和空閑分區(qū) Partition*H1,*H2; H1=list->next; H2=FP; H2=H2->next; printf("**************************************************\n"); printf("****************總分配分區(qū)表*******************\n"); printf("分區(qū)序號 大小 開始地址狀態(tài)\n"); while(H1) { printf("%d %d %d",H1->Par_No,H1->Par_Size,H1->Addr); if(H1->IsUse==1) printf(" 已分配\n"); else printf(" 空表目\n"); H1=H1->next; } printf("**************************************************\n");}voidMain_Print(Partition*list,Partition*FP){ //程序主入口函數(shù)，進行菜單選擇 intop; while(1) { printf("\n主菜單\n"); printf("\n"); printf("1.申請新的作業(yè),分配內(nèi)存\n"); printf("2.結束作業(yè),回收內(nèi)存\n"); printf("3.查看內(nèi)存表\n"); printf("4.退出系統(tǒng)\n"); printf("\n請選擇<1-4>:"); scanf("%d",&op); switch(op) //根據(jù)輸入,選擇分支方向 { case1: New_Process(list,FP); break; case2: Reclaim(list,FP); break; case3: Print(list,FP); break; case4: break; default: printf("\n選擇錯誤,請重新選擇!"); break; } if(op==4) break; //退出循環(huán) }}voidmain(){ //主函數(shù)入口 structPartition*list,*FP; list=Int(); FP=InitFP(); Main_Print(list,FP);}程序運行結果實訓小結:通過本實訓，加深了對動態(tài)分區(qū)分配、回收程序的功能和具體實現(xiàn)，特別是對回收分區(qū)的合并的理解，同時對于內(nèi)存碎片的產(chǎn)生和整理有了更為深入的了解。實訓三：模擬實現(xiàn)銀行家算法判斷系統(tǒng)的狀態(tài)實訓目的：了解進程管理的實現(xiàn)方法，理解和掌握處理進程同步問題的方法。實訓內(nèi)容：實現(xiàn)銀行家算法、進程調(diào)度過程的模擬、消費者--供應商的供應商優(yōu)先算法。實訓步驟：1、理解安全性算法和銀行家算法的核心機制。2、理解進程的三狀態(tài)調(diào)度過程，及各狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換關系。3、設計消費者--供應商的供應商優(yōu)先算法。實訓代碼：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<conio.h>#definem50intno1;//進程數(shù)intno2;//資源數(shù)intr;intallocation[m][m],need[m][m],available[m],max[m][m];charname1[m],name2[m];//定義全局變量voidmain(){ voidcheck(); voidprint(); inti,j,p=0,q=0; charc; intrequest[m],allocation1[m][m],need1[m][m],available1[m]; printf("銀行家算法\n");printf("請輸入進程總數(shù):"); scanf("%d",&no1); printf("請輸入資源種類數(shù):"); scanf("%d",&no2);printf("請輸入最大需求矩陣:\n"); for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) scanf("%d",&max[i][j]);//輸入已知進程最大資源需求量 printf("請輸入當前分配矩陣:\n"); for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) scanf("%d",&allocation[i][j]);//輸入已知的進程已分配的資源數(shù) for(i=0;i<no1;i++) for(j=0;j<no2;j++) need[i][j]=max[i][j]-allocation[i][j];//根據(jù)輸入的兩個數(shù)組計算出need矩陣的值 printf("請輸入可利用資源矩陣\n"); for(i=0;i<no2;i++) scanf("%d",&available[i]);//輸入已知的可用資源數(shù) print();//輸出已知條件 check();//檢測T0時刻已知條件的安全狀態(tài) if(r==1)//如果安全則執(zhí)行以下代碼 { do{ q=0;p=0; printf("\n請輸入請求資源的進程號(0~4)：\n"); for(j=0;j<=10;j++) { scanf("%d",&i); if(i>=no1) { printf("輸入錯誤，請重新輸入：\n"); continue; } elsebreak; } printf("\n請輸入該進程所請求的資源數(shù)request[j]:\n"); for(j=0;j<no2;j++) scanf("%d",&request[j]); for(j=0;j<no2;j++) if(request[j]>need[i][j])p=1; //判斷請求是否超過該進程所需要的資源數(shù) if(p) printf("請求資源超過該進程資源需求量，請求失敗！\n"); else { for(j=0;j<no2;j++) if(request[j]>available[j])q=1;//判斷請求是否超過可用資源數(shù) if(q) printf("沒有做夠的資源分配，請求失??！\n"); else//請求滿足條件 { for(j=0;j<no2;j++) { available1[j]=available[j]; allocation1[i][j]=allocation[i][j]; need1[i][j]=need[i][j]; //保存原已分配的資源數(shù)，仍需要的資源數(shù)和可用的資源數(shù) available[j]=available[j]-request[j]; allocation[i][j]+=request[j]; need[i][j]=need[i][j]-request[j];//系統(tǒng)嘗試把資源分配給請求的進程 } print(); check();//檢測分配后的安全性 if(r==0)//如果分配后系統(tǒng)不安全 { for(j=0;j<no2;j++) { available[j]=available1[j]; allocation[i][j]=allocation1[i][j]; need[i][j]=need1[i][j]; //還原已分配的資源數(shù)，需要的資源數(shù)和可用的資源數(shù) } printf("返回分配前資源數(shù)\n"); print(); } } }printf("\n你還要繼續(xù)分配嗎？YorN?\n"); //判斷是否繼續(xù)進行資源分配 c=getche(); }while(c=='y'||c=='Y'); }}voidcheck()//安全算法函數(shù){ intk,f,v=0,i,j; intwork[m],a[m]; boolfinish[m]; r=1; for(i=0;i<no1;i++) finish[i]=false;//初始化進程均沒得到足夠資源數(shù)并完成 for(i=0;i<no2;i++) work[i]=available[i];//work[i]表示可提供進程繼續(xù)運行的各類資源數(shù) k=no1; do{ for(i=0;i<no1;i++) { if(finish[i]==false) { f=1; for(j=0;j<no2;j++) if(need[i][j]>work