《操作系統(tǒng)B》--實(shí)驗指導(dǎo)書剖析

1、操作系統(tǒng)B»實(shí)驗指導(dǎo)書計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系二o一五年實(shí)驗一幾種操作系統(tǒng)的界面1實(shí)驗二進(jìn)程調(diào)度程序設(shè)計2實(shí)驗三存儲管理程序設(shè)計10實(shí)驗一幾種操作系統(tǒng)的界面【目的與要求】(-)目的本實(shí)驗的目的是使學(xué)生熟悉12種操作系統(tǒng)的界面，在熟練使用機(jī)器的基礎(chǔ)上，能了解 各種命令和調(diào)用在系統(tǒng)中的大致工作過程。也就是通過操作系統(tǒng)的外部特征，逐步深入到操作 系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)質(zhì)內(nèi)容中去，培養(yǎng)學(xué)生對系統(tǒng)軟件的認(rèn)知、結(jié)構(gòu)、設(shè)計及實(shí)施能力。(二)要求1.能熟練的在1 2種操作系統(tǒng)的環(huán)境下工作，學(xué)會使用各種命令，熟悉系統(tǒng)提供的各 種功能。主動而有效地使用計算機(jī)。2,熟悉系統(tǒng)實(shí)用程序的調(diào)用方法和各種系統(tǒng)調(diào)用模塊的功能和作用

2、?！緦?shí)驗內(nèi)容】在某種操作系統(tǒng)的環(huán)境下建立、修改、運(yùn)行、打印源程序和結(jié)果，最后撤消一個完整的程 序。提示：可按下述步驟進(jìn)行1 .編寫一個完整的源程序，通過編輯命令送入機(jī)器，建立源程序文件；2 .編譯該源文件，建立相應(yīng)的目標(biāo)文件；3 .編譯有錯時，再用編輯命令修改源文件，消除全部詞法和語法錯誤；4 .連接目標(biāo)文件，形成可執(zhí)行文件；5 .執(zhí)行該文件，得到結(jié)果；6 .打印輸出源程序和運(yùn)行結(jié)果；7 .撤消本次實(shí)驗中形成的所有文件。實(shí)驗二進(jìn)程調(diào)度程序設(shè)計【目的與要求】(一)目的進(jìn)程是操作系統(tǒng)最重要的概念之一，進(jìn)程調(diào)度是操作系統(tǒng)的主要內(nèi)容，本實(shí)驗要求學(xué)生獨(dú)立地用高級語言編寫一個進(jìn)程調(diào)度程序，調(diào)度算法可任意選

3、擇或自行設(shè)計。本實(shí)驗可使學(xué)生加深對進(jìn)程調(diào)度和各種調(diào)度算法的理解，培養(yǎng)學(xué)生對操作系統(tǒng)軟件的認(rèn)知、結(jié)構(gòu)、設(shè)計及實(shí)施能力，通過綜合運(yùn)用操作系統(tǒng)理論和技術(shù)，分析、構(gòu)造、設(shè) 計、實(shí)施和運(yùn)行操作系統(tǒng)的工程技能。(-)要求1 .設(shè)計一個有幾個進(jìn)程共行的進(jìn)程調(diào)度程序，每個進(jìn)程由一個進(jìn)程控制塊(PCB)表示， 進(jìn)程控制塊通常應(yīng)包括下述信息：進(jìn)程名，進(jìn)程優(yōu)先數(shù)，進(jìn)程需要運(yùn)行的時間，占用CPU勺時 間以及進(jìn)程的狀態(tài)等，且可按照調(diào)度算法的不同而增刪。2 .調(diào)度程序應(yīng)包含2 3種不同的調(diào)度算法，運(yùn)行時可以任選一種，以利于各種方法的 分析和比較。3 .系統(tǒng)應(yīng)能顯示或打印各進(jìn)程狀態(tài)和參數(shù)的變化情況，便于觀察?！緦?shí)驗內(nèi)容】【

4、示例】1 題目本程序可選用優(yōu)先數(shù)法或簡單輪轉(zhuǎn)法對五個進(jìn)程進(jìn)行調(diào)度。每個進(jìn)程處于運(yùn)行 R(run)、就緒W(wait)和完成F(finish)三種狀態(tài)之一，并假定起始狀態(tài)都是就緒狀態(tài)W為了便于處理，程序中進(jìn)程的運(yùn)行時間以時間片為單位計算。各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù) 或輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)、以及進(jìn)程需要運(yùn)行的時間片數(shù)，均由偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生。進(jìn)程控制塊結(jié)構(gòu)如下:表 2-1 PCB進(jìn)程標(biāo)識符鏈指針優(yōu)先數(shù)/輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)占用CPU時間片數(shù)進(jìn)程所需時間片數(shù)進(jìn)程狀態(tài)進(jìn)程控制塊鏈結(jié)構(gòu)如下:圖2-1進(jìn)程控制塊鏈結(jié)構(gòu)其中：RUN 當(dāng)前運(yùn)行進(jìn)程指針；head 一進(jìn)程就緒鏈鏈?zhǔn)字羔?；tail 進(jìn)程就緒鏈鏈尾指針。2 .算法與框圖程序框圖

5、如下圖所示鏈?zhǔn)走M(jìn)程投入運(yùn)行鏈?zhǔn)走M(jìn)程投入運(yùn)行結(jié)束:結(jié)束圖2-2進(jìn)程調(diào)度框圖(1)優(yōu)先數(shù)法。進(jìn)程就緒鏈按優(yōu)先數(shù)大小從大到小排列，鏈?zhǔn)走M(jìn)程首先投入運(yùn)行。每過一個時間片，運(yùn)行進(jìn)程所需運(yùn)行的時間片數(shù)減1,說明它已運(yùn)行了一個時間片，優(yōu)先數(shù)也減3。理由是該進(jìn)程如果在一個時間片中完成不了，優(yōu)先級應(yīng)降低一級。 接著比較現(xiàn)行進(jìn)程和就緒鏈鏈?zhǔn)走M(jìn)程的優(yōu)先數(shù)，如果仍是現(xiàn)行進(jìn)程高或者相同，就讓現(xiàn)行進(jìn)程繼續(xù)運(yùn)行，否則，調(diào)度就緒鏈鏈?zhǔn)走M(jìn)程投入運(yùn)行。原運(yùn)行進(jìn)程再按其優(yōu) 先數(shù)大小插入就緒鏈，且改變它們對應(yīng)的進(jìn)程狀態(tài)，直至所有進(jìn)程都運(yùn)行完各自的時間片 數(shù)。(2)簡單輪轉(zhuǎn)法。進(jìn)程就緒鏈按各進(jìn)程進(jìn)入的先后次序排列，進(jìn)程每次占用處理機(jī)的

6、 輪轉(zhuǎn)時間按其重要程度登入進(jìn)程控制塊中的輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)記錄項(相應(yīng)于優(yōu)先數(shù)法的優(yōu)先數(shù) 記錄項位置)。每過一個時間片，運(yùn)行進(jìn)程占用處理機(jī)的時間片數(shù)加1,然后比較占用處理 機(jī)的時間片數(shù)是否與該進(jìn)程的輪轉(zhuǎn)時間片數(shù)相等，若相等說明已到達(dá)輪轉(zhuǎn)時間，應(yīng)將現(xiàn)運(yùn)行進(jìn)程排到就緒鏈末尾，調(diào)度鏈?zhǔn)走M(jìn)程占用處理機(jī)，且改變 它們的進(jìn)程狀態(tài)，直至所有進(jìn)程完成各自的時間片。3.程序清單.# in elude <stdio.h># in elude <stdlib.h># defi ne furthest 5struct process /*PCB STRUCTURE*/int id;int prior

7、ity;int cputime;int alltime;char state;int n ext; Jprocha in furthest-1;int proc num;int ran d();int algo;int run 5head3tailJ;main() /*MAIN PROGRAM*/ aga n: printf( 44 type the algorithm is (1 :RR,2:PRIO):);scanf( " %d, &algo);if (algo=2) printf( " output of priority.);in it();prischQ;

8、elseif (algo=1) prin tf( woutput of round robin" ); in it(); timesch();else print% "try again,please；goto aga n;)for (j=1 ； j<=4O;j+)printf( "=”)；printf(n<M);for (j=1 ;j<=40;j+) printf(" =");printf(ncn);printf(" system finishedprin t()/PRINT THE RUNNING PROCESS

9、,W WAITING QUEUE AND PCBSEQUENCE int k5p;for (k=1 ;k<=40;k+) printf( ");printf( nrUnning proc.");printf( " waiting queue. ");printf( n " %dn ,prochainrun.id);p=head;while(p!=0) printf( " 5d',p);p=procha inf p. next; printf( n ") ； for (k=1 ;k<=40;k+) prin

10、tf(");print* 優(yōu))；printf( “id”)；for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+) printf( " %5d' ,prochaink.id);printf( nM,)；printf( " priority "); for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+) printf( “ % 5d' 5prochaink.priority);printf( nM,)；printf( " cputime ");for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+)in

11、sert(q) in sert2() mit()(printf( " %5d' ,prochaink.cputime);printf( n " ) ； printf( " alltime "); for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+)printf( " %5d' ,prochaink.alltime);printf( nM );printf( " state”)；for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+)printf( " 5c” ,prochaink.state);p

12、rintf( n ”)；printf( “ next ”);for (k=1 ;k<furthest+1 ;k+)printf( " %5d' ,prochaink.next);printf( n ”)；/*INSERT A PROCESS*/int p,s; p=head; s=procha in head. nextwhile(procha in q.priority<procha in s.priority )&&( s!=0) P=s；s=procha in s. next;procha in p. next=q; procha in q.

13、 next=s;/*PUT A PROCESS ONTO THE TAIL OF THE QUEUE7 prochai n tail. next=ru n;tail=ru n;procha inrun . next=0;/*CREATE A W AITING QUEUE*/inti;head=0;if (alog=2)for (i=1 ;i<furthest+1 ;i+) procha in i.id=i;procha in i.priority=(ra nd()+11)%41;procha in i.cputime=O;procha in i.alltime=(ra nd()+1)%7

14、;prochaini.state= 1 W ；procha in i. next=0;if(procha in i.priority<procha in head.priority)&&(head!=0) in sert(procha in i.id); else procha in i. next=head; head= procha in i.id;)elsefor (i=1 ;i<furthest+1 ;i+) procha in i.id=i;procha in i.priority=(ra nd()+1)%3+1;procha in i.cputime=O

15、;procha in i.alltime=(ra nd()+1)%7;prochaini.state= ' W ；prochai ni. next=(i+1 )%(furthest+1); head=1;tail=furthest;procha in furthest .n ext=0;run=head;rg - Wprochainrun.state= ，卬； ihead=procha in head, next;procha inrun . next=0;print();prisch() "THE PROCESS WITH PRIO ALGORITHM*/ while(ru

16、 n!=0) procha inrun .cputime+=1;procha in run .priority-=3;procha inrun .alltime-=1; if(procha in ru n.alltime=O) prochainrun.sta te= 1 F* ； procha inrun . next=0; if(head!=0)run=head;prochainrun.state= f R1 head=procha in head. next; else procha in 0.id=procha inrun .id;run=0;elseif(procha in run .

17、priority< procha in head. priority )&&(head!=0) proch ainrun.state= f W ；in sert(r un);run=head;prochainrun.state=，卬；head= procha in head, next;)prin t();)timesch() /*THE PROCESS WITH RR ALRORITHM7 while(ru n!=0) procha inrun .alltime-=1;procha inrun .cputime+=1;if(prochai nrun .alltime=0

18、)* procha inrun .state= " F'； procha inrun . next=0; if(head!=0)run=head;prochainrun.state=，卬；head=procha in head. next; else procha in 0.id=procha inrun .id; run=0;)elseif(procha inrun .cputime=procha inrun. priority )&&(head!=0) prochainrun.state=，W ；procha inrun .cputime=0;in ser

19、t2();run=head;prochainrun.state= r R head=procha in head. next; ) prin t();)實(shí)驗三存儲管理程序設(shè)計【目的與要求】（一）目的存儲管理的主要功能之一是合理地分配空間。請求頁式管理是一種常用的虛擬存儲管理技本實(shí)驗的目的是通過請求頁式存儲管理中頁面置換算法的模擬設(shè)計，來了解虛擬存儲技術(shù) 的特點(diǎn)，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換算法。通過本實(shí)驗可使學(xué)生加深對虛擬存儲管理技 術(shù)的理解，培養(yǎng)學(xué)生對操作系統(tǒng)軟件的認(rèn)知、結(jié)構(gòu)、設(shè)計及實(shí)施能力，通過綜合運(yùn)用操作系統(tǒng)理論和技術(shù)，分析、構(gòu)造、設(shè)計、實(shí)施和運(yùn)行操作系統(tǒng)的工程技能。(二)要求模擬頁式

20、虛擬存儲管理中硬件的地址轉(zhuǎn)換和缺頁中斷，并用先進(jìn)先出調(diào)度算法 (FIFO)處理缺頁中斷?！緦?shí)驗內(nèi)容】【提示】(1)為了裝入一個頁面而必須調(diào)出一頁時，如果被選中調(diào)出的頁面在執(zhí)行中沒有修改過， 則不必把該頁重新寫到磁盤上(因磁盤上已有副本)。因此，在頁表中可以增加是否修改過的標(biāo)志，當(dāng)執(zhí)行“存”指令、“寫”指令時把對應(yīng)頁的修改標(biāo)志置成“ F表示該頁修改過，否則為“ 0”表示該頁未修改過。頁表格式如表3-1所示。表31頁表格式頁號標(biāo)志主存塊號修改標(biāo)志磁盤上的位置(2)設(shè)計一個地址轉(zhuǎn)換程序來模擬硬件的地址轉(zhuǎn)換和缺頁中斷。當(dāng)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，可用輸出轉(zhuǎn)換后的絕對地址來表示一條指令已完成。當(dāng)訪問的頁不在主存時則輸出“*該頁頁號”來表示硬件產(chǎn)生了一次缺頁中斷。模擬地址轉(zhuǎn)換的程序流程如圖3-1所示。(3)編制一個FIFO頁面調(diào)度程序。FIFO頁面調(diào)度算法總是先調(diào)出作業(yè)中最先進(jìn)入主存的那一頁，因此，可以用一個數(shù)組來構(gòu)成頁號隊列。數(shù)組中每個元素是該作業(yè)已在主存的頁面號，假定分配給作業(yè)的主存塊數(shù)為m且該作業(yè)