操作系統(tǒng)實驗報告

淮陰工學院實驗報告___-____年第__1__學期學院___計算機工程學院__課程名稱_____操作系統(tǒng)__班級_____軟件1101_____學號_________姓名_______王祥______指導教師_______嚴云洋______實驗一：進程調度1.實驗目的：通過這次實驗，加深對進程概念的理解，進一步掌握進程狀態(tài)的轉變、進程調度的方略及對系統(tǒng)性能的評價辦法。2.實驗內容：設計程序模擬進程的輪轉法調度過程。假設初始狀態(tài)為：有n個進程處在就緒狀態(tài)，有m個進程處在阻塞狀態(tài)。采用輪轉法進程調度算法進行調度(調度過程中，假設處在執(zhí)行狀態(tài)的進程不會阻塞)，且每過t個時間片系統(tǒng)釋放資源，喚醒處在阻塞隊列隊首的進程。程序規(guī)定以下：1）.輸出系統(tǒng)中進程的調度次序；2）.計算CPU運用率。3.實驗環(huán)境：硬件環(huán)境：GhostXPSP3純凈版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的內存物理地址擴展軟件環(huán)境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代碼：#include<iostream>#include<algorithm>#include<queue>usingnamespacestd;onstintMaxNum=100;structNode{intindex;intarriveTime;intrest;};boolNodeCmp(constNode&a,constNode&b){returna.arriveTime<b.arriveTime;}intn;//進程數(shù)intArrivalTime[MaxNum];intServiceTime[MaxNum];intPServiceTime[MaxNum];intFinishTime[MaxNum];intWholeTime[MaxNum];doubleWeightWholeTime[MaxNum];boolFinished[MaxNum];doubleAverageWT,AverageWWT;boolisEnterQue[MaxNum];intcntTimes[MaxNum];voidinit(){memset(PServiceTime,0,sizeof(PServiceTime));memset(Finished,0,sizeof(Finished));memset(FinishTime,0,sizeof(FinishTime));memset(WholeTime,0,sizeof(WholeTime));memset(WeightWholeTime,0,sizeof(WeightWholeTime));}intsum(intarray[],intn){intsum=0;inti;for(i=0;i<n;i++){sum+=array[i];}returnsum;}doublesum(doublearray[],intn){doublesum=0;inti;for(i=0;i<n;i++){sum+=array[i];}returnsum;}voidprint(){inti=0;cout<<"進程完畢時間:";for(i=0;i<n;i++){cout<<FinishTime[i]<<'';}cout<<endl;cout<<"周轉時間:";for(i=0;i<n;i++){cout<<WholeTime[i]<<'';}cout<<endl;cout<<"帶權周轉時間:";for(i=0;i<n;i++){printf("%.2f",WeightWholeTime[i]);}cout<<endl;}voidSearchToEnterQue(queue<Node>&que,Node*pArr,intmaxArrivalTime){inti;for(i=0;i<n;i++){if(pArr[i].arriveTime>maxArrivalTime)break;if(isEnterQue[pArr[i].index]==false){que.push(pArr[i]);isEnterQue[pArr[i].index]=true;}}}voidWork(intq){init();memset(isEnterQue,0,sizeof(isEnterQue));memset(cntTimes,0,sizeof(cntTimes));Node*pNodeArr=newNode[n];inti;for(i=0;i<n;i++){pNodeArr[i].index=i;pNodeArr[i].arriveTime=ArrivalTime[i];pNodeArr[i].rest=ServiceTime[i];}sort(pNodeArr,pNodeArr+n,NodeCmp);inttotalTime=sum(ServiceTime,n);inttime=pNodeArr[0].arriveTime;queue<Node>que;que.push(pNodeArr[0]);isEnterQue[pNodeArr[0].index]=true;Nodecur;cout<<"================================================="<<endl;while(!que.empty()) {cur=que.front();que.pop();cntTimes[cur.index]++;if(cntTimes[cur.index]==1)printf("在%d時刻，進程%d開始執(zhí)行。。。\n",time,cur.index);if(cur.rest>q){time+=q;cur.rest-=q;}else{time+=cur.rest;Finished[cur.index]=true;FinishTime[cur.index]=time;cur.rest=0;printf("在%d時刻，進程%d執(zhí)行結束。\n",time,cur.index);}SearchToEnterQue(que,pNodeArr,time);if(cur.rest!=0)que.push(cur);if(que.empty())//若隊列為空，則在time之后才達成的進程找最早達成的進程入隊列{for(i=0;i<n;i++){if(isEnterQue[i]==false)//找到了{que.push(pNodeArr[i]);//入隊列time=pNodeArr[i].arriveTime; break;}}}}for(i=0;i<n;i++){WholeTime[i]=FinishTime[i]-ArrivalTime[i];WeightWholeTime[i]=(double)WholeTime[i]/(double)ServiceTime[i];}AverageWT=(double)sum(WholeTime,n)/(double)n;AverageWWT=(double)sum(WeightWholeTime,n)/(double)n; cout<<"================================================="<<endl;print();cout<<endl<<endl; cout<<"================================================="<<endl;printf("平均周轉時間:%.2f,平均帶權周轉時間:%.2f\n",AverageWT,AverageWWT);delete[]pNodeArr;}intmain(){// freopen("test.txt","rw",stdin);intq;//時間片大小inti;cout<<"輸入進程數(shù):";cin>>n;;cout<<"輸入每個進程的達成時間:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)cin>>ArrivalTime[i];cout<<"輸入每個進程的服務時間:"<<endl;for(i=0;i<n;i++)cin>>ServiceTime[i];cout<<"輸入時間片大小"<<endl;cin>>q;Work(q);return0;}5.實驗成果： 6.實驗分析和體會：實驗二分區(qū)式存儲管理1.實驗目的：通過這次實驗，加深對內存管理的認識，進一步掌握內存的分派、回收算法的思想。2.實驗內容：設計程序模擬內存的動態(tài)分區(qū)法存儲管理。內存空閑區(qū)使用自由鏈管理，采用最壞適應算法從自由鏈中尋找空閑區(qū)進行分派，內存回收時假定不做與相鄰空閑區(qū)的合并。假定系統(tǒng)的內存共640K，初始狀態(tài)為操作系統(tǒng)本身占用64K。在t1時間之后，有作業(yè)A、B、C、D分別請求8K、16K、64K、124K的內存空間；在t2時間之后，作業(yè)C完畢；在t3時間之后，作業(yè)E請求50K的內存空間；在t4時間之后，作業(yè)D完畢。規(guī)定編程序分別輸出t1、t2、t3、t4時刻內存的空閑區(qū)的狀態(tài)。3.實驗環(huán)境：硬件環(huán)境：GhostXPSP3純凈版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的內存物理地址擴展軟件環(huán)境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代碼：#include"stdafx.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>structfreelink{intlen,address;//len為分區(qū)長度；address為分區(qū)起始地址structfreelink*next;};//內存占用區(qū)用鏈表描述，其結點類型描述以下：structbusylink{charname;//作業(yè)或進程名name='S'表達OS占用intlen,address;structbusylink*next;};//并設全程量：structfreelink*free_head=NULL;//自由鏈隊列帶頭結點）隊首指針?structbusylink*busy_head=NULL,*busy_tail=NULL;//占用區(qū)隊列隊（帶頭結點）首指針//占用區(qū)隊列隊尾指針//設計子函數(shù)：voidstart(void)/*設立系統(tǒng)初始狀態(tài)*/{structfreelink*p;structbusylink*q;free_head=(structfreelink*)malloc(sizeof(structfreelink));free_head->next=NULL;//創(chuàng)立自由鏈頭結點busy_head=busy_tail=(structbusylink*)malloc(sizeof(structbusylink));busy_head->next=NULL;//創(chuàng)立占用鏈頭結點p=(structfreelink*)malloc(sizeof(structfreelink));p->address=64;p->len=640-64;//（OS占用了K）p->next=NULL;free_head->next=p;q=(structbusylink*)malloc(sizeof(structbusylink));q->name='S';/*S表達操作系統(tǒng)占用*/q->len=64;q->address=0;q->next=NULL;busy_head->next=q;busy_tail=q;}voidrequireMemo(charname,intrequire)/*模擬內存分派*/{structfreelink*w,*u,*v,*x,*y;structbusylink*p;x=free_head;y=free_head->next;while((y!=NULL)&&(y->len<require))//找到第一種滿足條件的空閑區(qū){x=y;y=y->next;}if(y!=NULL){p=(structbusylink*)malloc(sizeof(busylink));p->name=name;p->address=y->address;p->len=require;p->next=NULL;busy_tail->next=p;//把p插入到busy_head的尾部busy_tail=p;w=x->next;x->next=w->next;if(w->len==require){free(w);}else{w->address=w->address+require;w->len=w->len-require;u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(v->len<w->len))//如果此結點尚有多出，就此又重新插入到空閑區(qū)域鏈中（按照長度由小到大的次序排列）{u=v;v=v->next;}u->next=w;w->next=v;}}elseprintf("can'tallocate!\n");}voidfreeMemo(charname)/*模擬內存回收*/{structbusylink*p,*q;structfreelink*w,*u,*v,*s1=NULL,*s2=NULL;intlen,address;intflag1=1,flag2=1;p=busy_head->next;while((p!=NULL)&&(p->name!=name))//找到要回收的結點{q=p;p=p->next;}if(p==NULL){printf("%cisnotexist\n",name);}else{if(p==busy_tail)busy_tail=q;q->next=p->next;len=p->len;address=p->address;free(p);w=(structfreelink*)malloc(sizeof(freelink));w->len=len;w->address=address;u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(flag1==1||flag2==1))//歸并算法{if((w->address==(v->address+v->len))&&flag1){s1=v;u->next=s1->next;w->address=v->address;w->len+=v->len;v=v->next;flag1=0;}elseif(((w->address+w->len)==v->address)&&flag2){s2=v;u->next=s2->next;w->len+=v->len;v=v->next;flag2=0;}else{u=v;v=v->next;} }if(s1!=NULL)free(s1);if(s2!=NULL)free(s2);u=free_head;v=free_head->next;if(v!=NULL){while((v!=NULL)&&(v->len<w->len)){u=v;v=v->next;}}u->next=w;w->next=v;}}voidpast(inttime)/*模擬系統(tǒng)過了時間time，用sleep(),或者用個空循環(huán)*/{printf("時間%d后：\n",time);}voidprintlink()/*輸出內存空閑狀況（自由鏈的結點）*/{structfreelink*p;p=free_head->next;if(p==NULL)printf("無空閑區(qū)！\n");else{while(p!=NULL){printf("首地址:%d\t長度:%d\n",p->address,p->len);p=p->next;}}printf("\n");}voidprintlink1()/*輸出內存占用的狀況*/{structbusylink*p;p=busy_head->next;if(p==NULL)printf("無內存占有區(qū)！\n");else{while(p!=NULL){printf("名字:%c\t首地址:%d\t長度:%d\n",p->name,p->address,p->len);p=p->next;}}}// 設計主函數(shù)：intmain(){start();past(1);requireMemo('A',8);requireMemo('B',16);requireMemo('C',64);requireMemo('D',124);printf("內存占用區(qū)為：\n");printlink1();printf("內存空閑區(qū)為:\n");printlink();past(2);freeMemo('C');printf("內存占用區(qū)為：\n");printlink1();printf("內存空閑區(qū)為:\n");printlink();past(3);requireMemo('E',50);printf("內存占用區(qū)為：\n");printlink1();printf("內存空閑區(qū)為:\n");printlink();return0;}5.實驗成果：6.實驗分析和體會：首先，對鏈表又有進一步的理解，尚有就是加深理解內存的分派與回收，分派與回收的方略，并掌握動態(tài)分區(qū)這種內存管理的具體實施辦法。再者，就是在編程中碰到的困難，在編寫歸并程序首先是自己考慮問題不全方面，寫的程序就只顧及到一種結點，而沒有實現(xiàn)有兩個結點的狀況，于是后來再加了一條else語句，就沒有出現(xiàn)問題。尚有一種問題就是將多出的結點free時也出現(xiàn)問題，加了一條if(s==NULL）,成立就釋放掉。一開始把free語句寫在while循環(huán)內，一旦把找到的結點釋放掉，則找不到下一種結點，也會出錯，因此應當把free放到while循環(huán)外。實驗三虛擬存儲管理1.實驗目的：存儲管理的重要功效之一是合理的分派空間。請求頁式管理是一種慣用的虛擬存儲管理技術。本實驗的目的是請求頁式存儲管理中頁面置換算法模擬設計，理解虛擬存儲技術的特點，掌握請求頁式存儲管理的頁面置換辦法。2.實驗內容：（1）通過隨機數(shù)產生一種指令序列，共320條指令。指令的地址按下述原則生成：50%的指令是次序執(zhí)行的；25%的指令是均勻分布在前地址部分；25%的指令是均勻分布在后地址部分。具體的實施辦法是：在[0,319]的指令地址之間隨機選用一起點m;次序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+1的指令；在前地址[0,m+1]中隨機選用一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為m’；次序執(zhí)行一條指令，其地址為m’+1;在后地址[m’+2,319]中隨機選用一條指令并執(zhí)行；重復上述環(huán)節(jié)，直至執(zhí)行320次指令。將指令序列變換成頁地址流設：①頁面大小為1K；②顧客內存容量為4頁到32頁；③顧客虛存容量為32K；在顧客虛存中，按每K寄存10條指令排列虛存地址，即320條指令在虛存中的寄存方式為：第0條~第9條指令為第0頁（對應的虛存地址為[0，9]）；第10條~第19條指令為第1頁（對應的虛存地址為[10，19]）；.第310條~第319條指令為第31頁（對應的虛存地址為[310，319]）；按以上方式，顧客指令可構成32頁。計算并輸出下述多種算法在不同的內存容量下的命中率。先進先出的算法（FIFO）；近來最少使用算法（LRR）；最佳裁減法（OPT）：先裁減最不慣用的頁地址；最少訪問頁面算法（LFR）；近來不經常使用算法（NUR）。其中③和④為選擇內容。命中率=1-（頁面失效次數(shù)）/（頁地址流長度）在本實驗中，頁地址流的長度為320，頁面失效次數(shù)為每次訪問對應指令時，該指令所對應的頁不在內存的次數(shù)。隨機數(shù)產生措施有關隨機書產生措施，能夠使用系統(tǒng)提供函數(shù)rand()，分別進行初始化和產生隨機數(shù)。例如：srand();語句可初始化的一種隨機數(shù)；a[0]=10*rand()/32767*319+1;a[1]=10*rand()/32767*a[0];語句可用來產生a[0]與a[1]中的隨機數(shù)。3.實驗環(huán)境：硬件環(huán)境：GhostXPSP3純凈版Y6.0Pentium(R)Dual-CoreCPUE6700@3.20GHz3.19GHz,1.96GB的內存物理地址擴展軟件環(huán)境：MicrosoftWindowsXP,VisualStudio4.源代碼：#defineTRUE1#defineFALSE0#defineINVALID-1#defineNULL0#definetotal_instruction320/*指令流長*/#definetotal_vp32/*虛頁長*/#defineclear_period50/*清周期*/typedefstruct/*頁面構造*/{intpn,pfn,counter,time;}pl_type;pl_typepl[total_vp];/*頁面構造數(shù)組*/structpfc_struct{/*頁面控制構造*/intpn,pfn;structpfc_struct*next;};typedefstructpfc_structpfc_type;pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;intdiseffect,a[total_instruction];intpage[total_instruction],offset[total_instruction];intinitialize(int);intFIFO(int);/*先進先出法（FisrtInFirstOut）*/intLRU(int);/*近來最久未使用（LeastRecentlyUsed）*/intLFU(int);/*最不經常使使用方法（LeastFrequentlyUsed）*/intNUR(int);/*近來未使使用方法（NoUsedRecently）*/intOPT(int);/*最佳置換算法（Optimal）*//*主函數(shù)*/intmain(){ints,i,j;srand(10*getpid());/*由于每次運行時進程號不同，故可用來作為初始化隨機數(shù)隊列的“種子”*/s=(float)319*rand()/32767/32767/2+1;//for(i=0;i<total_instruction;i+=4)/*產生指令隊列*/{if(s<0||s>319){printf("Wheni==%d,Error,s==%d\n",i,s);exit(0);}a[i]=s;/*任選一指令訪問點m*/a[i+1]=a[i]+1;/*次序執(zhí)行一條指令*/a[i+2]=(float)a[i]*rand()/32767/32767/2;/*執(zhí)行前地址指令m'*/a[i+3]=a[i+2]+1;/*次序執(zhí)行一條指令*/s=(float)(318-a[i+2])*rand()/32767/32767/2+a[i+2]+2;if((a[i+2]>318)||(s>319))printf("a[%d+2],anumberwhichis:%dands==%d\n",i,a[i+2],s);}for(i=0;i<total_instruction;i++)/*將指令序列變換成頁地址流*/{page[i]=a[i]/10;offset[i]=a[i]%10;}for(i=4;i<=32;i++)/*顧客內存工作區(qū)從個頁面到個頁面*/{printf("%2dpageframes\n",i);FIFO(i);LRU(i);LFU(i);NUR(i);OPT(i);}return0;}intinitialize(total_pf)/*初始化有關數(shù)據構造*/inttotal_pf;/*顧客進程的內存頁面數(shù)*/{inti;diseffect=0;for(i=0;i<total_vp;i++){pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID;/*置頁面控制構造中的頁號，