“操作系统课程设计”实验讲义20150303

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1、操作系统课程设计实验讲义黑龙江大学计算机科学技术学院软件学院2004年-2015年目录第一部分课程目的与任务1一、课程基础1二、适应对象1三、教学目的1四、内容提要1第二部分主要内容及基本要求2一、进程控制2二、分页式存储管理4三、设备管理6四、文件管理11五、进程调度15六、总结报告模板16第三部分“操作系统课程设计”读书工程环节方案20一、目的与要求20二、考核方式20三、参考书目20四、读书报告模板25第一部分课程目的与任务一、课程基础在学这门课之前，学生必须预修过高级语言、数据结构、离散数学方面的基本知识，并学习操作系统课程相关内容。二、适应对象计算机科学与技术-计算机应

2、用;软件工程-软件工程;电子信息科学类-电子信息科学与技术;管理类-信息管理专业三、教学目的为配合“操作系统”课程的教学，通过模拟操作系统的实现，使学生能更深刻地领会操作系统工作原理和操作系统实现方法，并提高程序设计能力。四、内容提要本课程要求实现一套模拟单用户多任务操作系统的软件程序。该软件通过5个互相关联的模块模拟进程管理、存储管理、设备管理和文件管理四部分的主要内容，最终形成一套完整的模拟程序。27第二部分主要内容及基本要求一、进程控制●基本要求：利用简单的结构和控制方法模拟进程结构、进程状态和进程控制。●参考学时：6学时●实验提示：1、用PCB表示整个进程实体，利用随机数

3、方法或键盘控制方法模拟进程执行中产生的事件，或者利用基于图形界面的鼠标或者键盘操作控制进程管理内容。2、定义PCB：包括理论PCB中的基本内容，如内部ID、外部ID、队列指针。由于很难实现真正的进程创建功能，在实验中只需建立PCB节点，并用它代表一个完整的进程。每创建一个进程时，可动态分配PCB节点，对相应内容赋值，并链接到适当的队列上。可参考如下数据结构（动态形式）：structPCB{charname[10];structPCB*next;};structPCB*ready,*blocked,*running;创建进程时：structPCB*p=(structPCB*)mal

4、loc(sizeof(structPCB));并将此进程添加到就绪队列末尾：add(ready,p);其中，ready为就绪队列头节点，并在开始处分配了空间；add函数是链表中添加节点函数，代码可以为：voidadd(structPCB*head,structPCB*process){structPCB*tmp=head;while(tmp->next!=NULL)27tmp=tmp->next;tmp->next=process;process->next=NULL;}1、定义进程状态转换方式：真实的进程状态转换是由进程内部操作或操作系统的控制引起的。由于模拟程序中无法实现这些

5、功能，我们可以采用随机数方法或键盘控制方法模拟，并实现对应的控制程序。随机方法指产生1－5的随机数，分别代表创建进程(1)、时间片到(2)、进程阻塞(3)、唤醒进程(4)、结束进程(5)等事件；键盘模拟方法指定义5个选项菜单代表以上五种事件。2、根据随机数或键盘操作处理就绪队列、阻塞队列和当前执行进程的状态。每次事件处理后应显示出当前系统中的执行进程是哪一个，就绪队列和阻塞队列分别包含哪些进程。3、*（带*部分为试验班和特长班需要完成的内容，普通班选作）完成可变分区的分配与回收，创建进程的同时申请一块连续的内存空间，结束进程同时回收分配的内存空间。分配采用最佳适应算法，碎片大小为

6、2Kb,最后回收所有进程的空间。可以查看进程所占的空间和系统空闲空间。●评分标准：满分15分要求必须完成以下几个方面的内容：l能够模拟进程的创建与撤销过程；5分l可对进程的状态进行全面的控制；5分l按先进先出方式管理就绪和阻塞队列，能够按队列形式输出进程状态。5分27二、分页式存储管理●基本要求：在第1部分实验基础上实现进程的分页式内存分配和地址转换过程，并进一步实现请求分页式存储分配和地址转换过程。页面置换算法至少应实现先进先出（FIFO）、最近最久未使用（LRU）等算法。●参考学时：6学时●实验提示：1、建立1个位示图，用来模拟内存的分配情况，位示图的位数与设定的物理块个数相

7、同。程序启动时可利用一组随机0和1填充位示图，表示内存已被占用情况。假设内存容量为64K，块大小为1K，则共有64个块，随机填充后的位示图可能的值如下：第0字节10110011第2字节11100111第4字节00011111第6字节11111000第1字节01101100第3字节10000111第5字节01110011第7字节00000001该位示图表示内存的2（0字节第2位）、3（0字节第3位）、6（0字节第6位）、8（1字节第0位）、9（1字节第1位）、12（1字节第4位）、