操作系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告樣.doc

操作系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告樣本1 操作系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容(1) 基本信息：完成人姓名、學(xué)號(hào)、報(bào)告日期(2) 實(shí)習(xí)內(nèi)容(3) 實(shí)習(xí)目的(4) 實(shí)習(xí)題目(5) 設(shè)計(jì)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(yùn)行時(shí)的初值和運(yùn)行結(jié)果(9) 實(shí)習(xí)體會(huì)：實(shí)習(xí)中遇到的問題及解決過程、實(shí)習(xí)中產(chǎn)生的錯(cuò)誤及原因分析、實(shí)習(xí)的體會(huì)及收獲、對(duì)搞好今后實(shí)習(xí)提出建設(shè)性建議等。實(shí)習(xí)報(bào)告可以書面或電子文檔形式提交。2操作系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告樣本樣本1一、實(shí)習(xí)內(nèi)容模擬分頁式虛擬存儲(chǔ)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(shí)習(xí)目的在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，為了提高主存利用率，往往把輔助存儲(chǔ)器（如磁盤）作為主存儲(chǔ)器的擴(kuò)充，使多道運(yùn)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(duì)地址空間。用這種辦法擴(kuò)充的主存儲(chǔ)器稱為虛擬存儲(chǔ)器。通過本實(shí)習(xí)理解在分頁式存儲(chǔ)管理中怎樣實(shí)現(xiàn)虛擬存儲(chǔ)器。三、實(shí)習(xí)題目本實(shí)習(xí)有三個(gè)小題。第一題：模擬分頁式存儲(chǔ)管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生缺頁中斷。設(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 分頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)是把作業(yè)信息的副本存放在磁盤上，當(dāng)作業(yè)被選中時(shí)，可把作業(yè)的開始幾頁先裝入主存且啟動(dòng)執(zhí)行。為此，在為作業(yè)建立頁表時(shí)，應(yīng)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(hào)標(biāo)志主存塊號(hào)在磁盤上的位置其中，標(biāo)志用來表示對(duì)應(yīng)頁是否已經(jīng)裝入主存，標(biāo)志位=1，則表示該頁已經(jīng)在主存，標(biāo)志位=0，則表示該頁尚未裝入主存。主存塊號(hào)用來表示已經(jīng)裝入主存的頁所占的塊號(hào)。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(shí)，指令中的邏輯地址指出參加運(yùn)算的操作數(shù)存放的地址，該地址被解釋為頁號(hào)和單元號(hào)，硬件的地址轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)按頁號(hào)查頁表，若該頁對(duì)應(yīng)標(biāo)志為“1”，則表示該頁已在主存，這時(shí)根據(jù)關(guān)系式：絕對(duì)地址=塊號(hào)塊長+單元號(hào)計(jì)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(hào)作為高地址部分，把單元號(hào)作為低地址部分，兩者拼接而成絕對(duì)地址。按計(jì)算出的絕對(duì)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(duì)應(yīng)標(biāo)志為“0”，則表示該頁不在主存，這時(shí)硬件發(fā)“缺頁中斷”信號(hào)，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(shè)計(jì)一個(gè)“地址轉(zhuǎn)換”程序來模擬硬件的地址轉(zhuǎn)換工作。當(dāng)訪問的頁在主存時(shí)，則形成絕對(duì)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(dāng)訪問的頁不在主存時(shí)，則輸出“*該頁頁號(hào)”，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(gè)字節(jié)；現(xiàn)有一個(gè)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(hào)標(biāo)志主存塊號(hào)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(hào)單元號(hào)操作頁號(hào)單元號(hào)+0070移位4053+1050+50232015存1037存3021取2078取0056+4001-6040存6084運(yùn)行設(shè)計(jì)的地址轉(zhuǎn)換程序，顯示或打印運(yùn)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(jìn)先出（FIFO）頁面調(diào)度算法處理缺頁中斷。設(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 在分頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，當(dāng)硬件發(fā)出“缺頁中斷”后，引出操作系統(tǒng)來處理這個(gè)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(jìn)入主存的一頁調(diào)出，存放到磁盤上。然后再把當(dāng)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(duì)應(yīng)頁的標(biāo)志。(2) FIFO頁面調(diào)度算法總是淘汰該作業(yè)中最先進(jìn)入主存的那一頁，因此可以用一個(gè)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(shí)，把開始的m個(gè)頁面裝入主存，則數(shù)組的元素可定為m個(gè)。例如：P0，P1，Pm-1其中每一個(gè)Pi (I=0, 1, , m-1) 表示一個(gè)在主存中的頁面號(hào)。它們的初值為：P0： =0, P1： =1, , Pm-1： =m-1用一指針K指示當(dāng)要裝入新頁時(shí)，應(yīng)淘汰的頁在數(shù)組中的位置，K的初值為“0”。當(dāng)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(hào)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(dòng)剛才那條指令執(zhí)行。(3) 編制一個(gè)FIFO頁面調(diào)度程序，為了提高系統(tǒng)效率，如果應(yīng)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(gè)新頁將其覆蓋。因此在頁表中增加是否修改過的標(biāo)志，為“1”表示修改過，為“0”表示未修改過，格式為：頁號(hào)標(biāo)志主存塊號(hào)修改標(biāo)志在磁盤上的位置由于是模擬調(diào)度算法，所以，不實(shí)際地啟動(dòng)調(diào)出一頁和裝入一頁的程序，而用輸出調(diào)出的頁號(hào)和裝入的頁號(hào)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(dòng)，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(gè)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(biāo)志”后的初始頁表為：頁號(hào)標(biāo)志主存塊號(hào)修改標(biāo)志在磁盤上的位置0150011118001221900133110021400022500023600121按依次執(zhí)行的指令序列，運(yùn)行你所設(shè)計(jì)的程序，顯示或打印每次調(diào)出和裝入的頁號(hào)，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(yùn)行設(shè)計(jì)的程序，核對(duì)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(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 在分頁式虛擬存儲(chǔ)系統(tǒng)中，當(dāng)硬件發(fā)出“缺頁中斷”后，引出操作系統(tǒng)來處理這個(gè)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(dāng)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(duì)應(yīng)頁的標(biāo)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(gè)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(gè)元素總是指出當(dāng)前剛訪問的頁號(hào)，因此最久沒被訪問過的頁總是由最后一個(gè)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(shè)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(dāng)產(chǎn)生缺頁中斷后，操作系統(tǒng)總是淘汰由最后一個(gè)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(hào)登記到數(shù)組的第一個(gè)元素中，重新啟動(dòng)剛才那條指令執(zhí)行。(3) 編制一個(gè)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(shí)際地啟動(dòng)調(diào)出一頁和裝入一頁的程序而用輸出調(diào)出的頁號(hào)和裝入的頁號(hào)來代替。把第一題中程序稍作改動(dòng)，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(biāo)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(yùn)行設(shè)計(jì)的程序，顯示或打印每次調(diào)出和裝入的頁號(hào)，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(yùn)行設(shè)計(jì)的程序，核對(duì)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(yùn)行時(shí)初值和運(yùn)行結(jié)果 略樣本2一、實(shí)習(xí)內(nèi)容模擬電梯調(diào)度算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁盤的驅(qū)動(dòng)調(diào)度。二、實(shí)習(xí)目的磁盤是一種高速、大容量、旋轉(zhuǎn)型、可直接存取的存儲(chǔ)設(shè)備。它作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助存儲(chǔ)器，擔(dān)負(fù)著繁重的輸入輸出任務(wù)，在多道程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，往往同時(shí)會(huì)有若干個(gè)要求訪問磁盤的輸入輸出請(qǐng)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(qǐng)求，這就叫驅(qū)動(dòng)調(diào)度，使用的算法稱驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法。驅(qū)動(dòng)調(diào)度能降低為若干個(gè)輸入輸出請(qǐng)求服務(wù)所需的總時(shí)間，從而提高系統(tǒng)效率。本實(shí)習(xí)模擬設(shè)計(jì)一個(gè)驅(qū)動(dòng)調(diào)度程序，觀察驅(qū)動(dòng)調(diào)度程序的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過程。三、實(shí)習(xí)題目模擬電梯調(diào)度算法，對(duì)磁盤進(jìn)行移臂調(diào)度和旋轉(zhuǎn)調(diào)度。設(shè)計(jì)思路、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、流程圖：(1) 磁盤是可供多個(gè)進(jìn)程共享的存儲(chǔ)設(shè)備，但一個(gè)磁盤每個(gè)時(shí)刻只能為一個(gè)進(jìn)程服務(wù)。當(dāng)有進(jìn)程在訪問某個(gè)磁盤時(shí)，其它想訪問該磁盤的進(jìn)程必須等待，直到磁盤一次工作結(jié)束。當(dāng)有多個(gè)進(jìn)程提出輸入輸出請(qǐng)求而處于等待狀態(tài)時(shí)，可用電梯調(diào)度算法從若干個(gè)等待訪問者中選擇一個(gè)進(jìn)程，讓它訪問磁盤。選擇訪問者的工作由“驅(qū)動(dòng)調(diào)度”進(jìn)程來完成。由于磁盤與處理器是可以并行工作的，所以當(dāng)磁盤在為一個(gè)進(jìn)程服務(wù)時(shí)，占有處理器的另一進(jìn)程可以提出使用磁盤的要求，也就是說，系統(tǒng)能動(dòng)態(tài)地接收新的輸入輸出請(qǐng)求。為了模擬這種情況，在本實(shí)習(xí)中設(shè)置一個(gè)“接收請(qǐng)求”進(jìn)程?！膀?qū)動(dòng)調(diào)度”進(jìn)程和“接收請(qǐng)求”進(jìn)程能否占有處理器運(yùn)行，取決于磁盤的結(jié)束中斷信號(hào)和處理器調(diào)度策略。在實(shí)習(xí)中可用隨機(jī)數(shù)來模擬確定這兩個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行順序，以代替中斷處理和處理器調(diào)度選擇進(jìn)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(qǐng)求”進(jìn)程建立一張“請(qǐng)求I/O”表，指出等待訪問磁盤的進(jìn)程要求訪問的物理地址，表的格式為：進(jìn)程名柱面號(hào)磁道號(hào)物理記錄號(hào)MMMMMMMM假定某個(gè)磁盤組共有200個(gè)柱面，由外向里順序編號(hào)（0-199），每個(gè)柱面上有20個(gè)磁道，編號(hào)為0-19，每個(gè)磁道分成8個(gè)物理記錄，編號(hào)0-7。進(jìn)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(qǐng)求”進(jìn)程的模擬算法。圖2 “接收請(qǐng)求”模擬算法在實(shí)際的系統(tǒng)中必須把等待訪問磁盤的進(jìn)程排入等待隊(duì)列，由于本實(shí)習(xí)模擬驅(qū)動(dòng)調(diào)度，為簡單起見，在實(shí)習(xí)中可免去隊(duì)列管理部分，故設(shè)計(jì)程序時(shí)可不考慮“進(jìn)程排入等待隊(duì)列”的工作。(3) “驅(qū)動(dòng)調(diào)度”進(jìn)程的功能是查“請(qǐng)求I/O”表，當(dāng)有等待訪問磁盤的進(jìn)程時(shí)，按電梯調(diào)度算法從中選擇一個(gè)等待訪問者，按該進(jìn)程指定的磁盤物理地址啟動(dòng)磁盤為其服務(wù)。對(duì)移動(dòng)臂磁盤來說，驅(qū)動(dòng)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(dòng)臂的移動(dòng)方向和移動(dòng)臂的當(dāng)前位置有關(guān)的，所以每次啟動(dòng)磁盤時(shí)都應(yīng)登記移臂方向和當(dāng)前位置。電梯調(diào)度算法是一種簡單而實(shí)際上用的驅(qū)動(dòng)調(diào)度算法，這種調(diào)度策略總是優(yōu)先選擇與當(dāng)前柱面號(hào)相同的訪問請(qǐng)求，從這些請(qǐng)求中再選擇一個(gè)能使旋轉(zhuǎn)距離最短的等待訪問者。如果沒有與當(dāng)前柱面號(hào)相同的訪問請(qǐng)求，則根據(jù)移臂方向來選擇，每次總是沿臂移動(dòng)方向選擇一個(gè)與當(dāng)前柱面號(hào)最近的訪問請(qǐng)求，若沿這個(gè)方向沒有訪問請(qǐng)求時(shí)，就改變臂的移動(dòng)方向。這種調(diào)度策略能使移動(dòng)臂的移動(dòng)頻率極小化，從而提高系統(tǒng)效率。用電梯調(diào)度算法實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)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(qǐng)求I/O”表，置當(dāng)前移臂方向?yàn)槔镆?；置?dāng)前位置為0號(hào)柱面，0號(hào)物理記錄。程序運(yùn)行前可假定“請(qǐng)求I/O”表中已經(jīng)有若干個(gè)進(jìn)程等待訪