第一篇：操作系统进程管理系统设计实验报告
实验报告说明书
设计名称： 操作系统课程设计
实 验 ： 进程调度设计
学生姓名：
专 业： 网络工程 班 级： 08级一班 学 号：
指导教师：雷晓平王东 黄营 杨跃武 日 期： 2011年 6月 19日
课程设计任务书
网络工程 专业 08 年级 1 班
一、具体要求
本课程设计共2周，采取集中方式。㈠主要设计内容
1、进程调度
2、存储管理
3、文件管理
㈡操作系统分项设计
1、设计一 ：进程管理系统设计
目的与要求：本设计的目的是加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解；熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法、进程控制机构、同步机构及通讯机构的实施。
要求设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统。该系统包括有简单的进程控制、同步与通讯机构，其进程调度算法可任意选择。每个进程用一个PCB表示，其内容根据具体情况设置。各进程之间有一定的同步关系（可选）。系统在运行过程中应能显示或打印各进程的状态及有关参数的变化情况，以便观察诸进程的运行过程及系统的管理过程。
具体详见：设计任务书1--进程调度算法.doc
2、设计二：存贮器管理系统设计
目的与要求：本设计的目的是使学生熟悉存贮器管理系统的设计方法；加深对所学各种存贮器管理方案的了解；要求采用一些常用的存贮器分配算法，设计一个存贮器管理模拟系统并调试运行。模拟环境应尽量接近真实。
具体详见：设计任务书2--内存分区管理模拟.doc
3、设计三：虚拟存储器管理系统设计
本设计的目的是通过设计一个简单的虚拟存储器管理系统来模拟实际的页面调度算法与过程，以掌握这种有用的技术。要求将其输入/输出处理程序编成一个独立的进程模块并与其它请求输入/输出的进程并发运行。并要求加入设备管理子模块。
具体分析为：页面调度算法主要有FIFO、最近最少使用调度算法（LRU）、最近最不常用调度算法（LFU）、最佳算法（OPT）等。题目要求：
① 实现三种算法：
1、先进先出；
2、OPT；
3、LRU ② 页面序列从指定的文本文件（TXT文件）中取出
③ 输出：第一行：每次淘汰的页面号，第二行：显示缺页的总次数
4、设计四：文件管理系统设计
目的与要求：本设计的目的是通过设计和调试一个简单的外部文件系统，主要是模拟文件操作，使学生对主要文件操作命令的实质和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的基本实施方法。
基本要求如下：
实现三种算法： 先来先服务、最短寻道优先、电梯算法 磁道服务顺序从指定的文本文件（TXT文件）中取出
输出：第一行：磁道的服务顺序；第二行：显示移动总道数
5、设计五：多道程序的转换调度系统 题目要求：（作业调度和进程调度结合在一起）作业流信息是从指定文本文件（TXT文件）中读取 作业信息：
作业号 进入系统时间 估计运行时间 优先级 内存需求量 磁带机需求量 都为整型 作业调度算法：先来先服务、最短作业优先（二者选一）
进程调度算法：先来先服务、基于优先级的算法(静态优先级)(二者选一)输出格式：作业号 时间间隔 800-810（/* 8：00-8：10 */）2 810-900 1 900-930平均周转时间：总的周转时间/作业总数
周转时间就是作业结束时间减去作业进入系统时间 具体详见：多道程序转换.doc
以上设计以20-25人为组，选择一个设计进行。㈢操作系统整体设计
将第㈡部分中的全部或部分有机地组合起来，构成一个小型的操作系统。
二、进度安排
1、教师下达设计任务书(半天)任务书内容包括题目、主要技术指标和要求、给定条件及原始数据、所用仪器设备和参考资料及文献等。教师讲授必要的设计思路和设计方法。
2、学生完成预设计(1天半)本阶段学生通过查阅资料及文献（主要自学），明确任务，掌握工程设计基本方法，确定设计方案，进行设计分析，完成预设计。
3、实验阶段(7天)经教师审查通过预设计方案后，即可进行编程调试。实验由学生独立完成，教师定时指导。
4、设计总结阶段(1天)本阶段学生要认真完成课程设计报告书，整理技术资料，并尽可能写出课程设计的心得体会和改进意见。
三、完成后应上交的材料
课程设计报告书包括：设计任务及主要技术指标、设计方案及论证结果、系统的原理框图、设计程序、实验结果、实验中主要问题及故障现象的分析及设计结论等。
附实验数据、系统软硬件环境、使用说明及参考资料。
四、总评成绩
指导教师 签名日期 年 月 日 系 主 任 审核日期 年 月 日
目 录
一、实验目的………………………………………5
二、实验要求………………………………………5
三、具体内容………………………………………5 3.1先来先服务（FCFS）„„„„„„„5 3.2作业优先SJF 算法„„„„„„„„5 3.3多级队列调度算法„„„„„„„„.5 3.4时间片轮转调度法„„„„„„„„„5 3.5优先级法„„„„„„„„„„„„„6 3.6多队列反馈法„„„„„„„„„„„6 3.7轮转法„„„„„„„„„„„„„„.6 3.8最短周期优先„„„„„„„„„„„6 3.9先来先服务„„„„„„„„„„„„„7
四、实验程序………………………………………7
五、实验总结………………………………………13
设计题目：进程管理系统设计
一、实验目的：
本设计的目的是加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解；熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法、进程控制机构、同步机构及通讯机构的实施。
二、实验要求：
设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统。该系统包括有简单的进程控制、同步与通讯机构，其进程调度算法可任意选择。每个进程用一个PCB表示，其内容根据具体情况设置。各进程之间有一定的同步关系（可选）。系统在运行过程中应能显示或打印各进程的状态及有关参数的变化情况，以便观察诸进程的运行过程及系统的管理过程。
三、具体内容：
调度也称dispatcher，这是内核的主要职责之一。一个良好的任务调度算法应该主要体现在以下几个方面：
公平：保证每个进程得到合理的CPU 时间
高效：使CPU 保持忙碌状态，即总是有进程在CPU 上运行 响应时间：使交互用户的响应时间尽可能短
周转时间：使批处理用户等待输出的时间尽可能短 吞吐量：使单位时间内处理的进程尽可能多
很显然在任何操作系统中这几个目标不可能同时达到所以不同的。
操作系统会在这几个方面中做出相应的取舍从而确定自己的调度算法，常用的处理机调度算法有：先来先服务FCFS、短作业优先SJF、优先级、时间片轮转法、多级队列法、多级反馈队列法。
（1）先来先服务（FCFS）
FCFS 是最简单的CPU 调度算法，即按进程到来的先后次序进行调度，这样在系统中等待时间最长的进程被优先调度，而不管其所需运行时间的长短。
（2）作业优先SJF 算法
是指当CPU 可供使用时SJF 算法把CPU 分给需要运行时间最短的进程。（3）多级队列调度算法
把就绪队列划分成几个单独的队列一般根据进程的某些特性如内存大小和进程类型永久性地把各个进程分别链入其中某一个队列中，每个队列都有自己的调度算法，此外在各个队列之间也要进行调度。通常采用固定优先级的抢占式调度，例如某系统中有5 个队列，各个队列的优先级自上而下降低，只有当前3 个队列中都为空的时候队列4 中的进程才可以运行，而当队列4 中的进程在运行时，如果队列1 中进入了一个就绪进程，则队列4 中的进程要立刻让出CPU 使用权。多级反馈队列法允许进程在各队列间移动，其基本思想是把具有不同CPU工作时间这一特性的进程区分开来，如果一个进程要使用很长的CPU 时间，则应把它移至较低级的队列中，这种方式把I/O 繁忙型和交互式进程放在较高优先级的队列中同样在低优先级队列中长时间等待的进程可以移到较高优先级队列中UNIX 系统采用的是多级反馈队列轮转法。
（4）时间片轮转调度法
当两个或两个以上任务有同样优先级，内核允许一个任务运行事先确定的一段时间叫做时间额度quantum，然后切换给另一个任务也叫做时间片调度time slicing，内核在满足以下条件时把CPU 控制权交给下一个任务就绪态的任务，当前任务已无事可做，当前任务在时间片还没结束时已经完成了。轮转法主要是为分时系统设计的，其中时间片是一个重要的参数不能取的过大或过小，通常为10 至100ms 数量级，就绪队列可以看成是一个环形队列，CPU 调度程序轮流
地把CPU 分给就绪队列中地每个进程，时间长度为一个时间片Linux 操作系统就是采用时间片轮转的调度算法。
（5）优先级法
优先级调度的基本思想是，把当前处于就绪队列中优先级最高的进程投入运行，而不管各进程的下一个CPU周期的长短和其他因素。
优先级通常用0～4095的整数(称为优先数)表示，是数大优先级高还是数小优先级高取决于规定。例如UNIX系统规定优先数越大优先级越低，优先数越小优先级越高。
优先数有静态和动态之分。静态优先数是指在进程开始运行之前便根据某种或某些因素(如估计运行时间、主存需求量、打开文件个数、所付经费多少等)算定，而且该优先数在进程的整个生命周期内一直不变。静态优先数方法虽然简单，但有可能导致某些低优先级的进程无限期地等待。尤其在高优先级的进程不断进入就绪队列的情况下，使等待CPU的低优先级进程更多，等待时间更长。动态优先数方法是按照某种原则使各进程的优先级随着时间而改变。例如随等待时间增大优先级也跟着提高、随着使用CPU时间的增长优先级跟着下降，就是一种较好的策略。等待了较长时间的进程，总会因其优先级不断地提高而被调度运行。
如果把进入就绪队列的次序作为计算进程动态优先数的主要指标，那么优先级法就变成FCFS。如果把下一个CPU周期最短作为计算进程动态优先数的主要指标，那么优先级法变成SBF，此时各进程的优先数p_pri = 1/ ti，其中ti是估算的下一个CPU周期的长度。
优先级调度也允许剥夺方式。现在的许多操作系统，例如UNIX系统V，Windows NT，OS/2等都采用优先级剥夺调度。
（6）多队列反馈法
其基本思想是，把就绪进程按优先级排成多个队列，同队列的进程具有相同的时间片。高优先级队列的时间片比低优先级队列的小。调度时先从高优先级队列中选出某一进程投入运行，当该进程的时间片到期后则转至低一级的就绪队列中。只有高优先级队列为空时才从低一级队列中调度进程。
例如考虑由3个队列组成的多级队列调度。3个队列的编号分别为0, 1, 2，如图所示。调度算法首先调度0号队列中的进程。当0号队列为空时才调度1号队列中的进程；当0号与1号队列都为空时才调度2号队列中的进程。在剥夺方式下，新进入0号队列的进程将剥夺1号或2号队列中正在执行的进程的CPU，而新进入1号队列的进程将剥夺2号队列中正在执行的进程的CPU。
其实，每个队列都可拥有各自的调度算法，也可制定不同的“转队”规则。这样看来，多队列反馈调度算法能有多种变化。
（7）轮转法
轮转法就是按一定时间片(记为q)轮番运行各个进程。如果q是一个定值，则轮转法是一种对各进程机会均等的调度方法。
轮转法本质上是剥夺的，因为一轮内，每个进程不能获得比一个时间片q更长的运行时间。正是由于这一特点，轮转法特别适用于分时操作系统。
轮转法的关键问题是如何确定q的大小。如果时间片太大以致每个进程的CPU周期都能在一个时间片内完成，则轮转法实际上脱化为FCFS。如果q太小以致CPU切换过于频繁，则会增加CPU的额外开销，降低了CPU的有效利用率。这是因为，每次CPU切换涉及到保存原运行进程的现场和恢复新运行进程的现场，这些操作一般需要10ms～100ms的时间。例如，设有一个CPU周期为10单位的进程，在q取12，6，1时的调度次数分别为0，1，9。令时间单位为1ms(1ms=1000ms)，1次调度的开销为100ms，则在q=1时CPU的额外开销和有效开销之比为1:10，这是不容忽视的。
（8）最短周期优先
最短周期优先(SBF: shortest burst first)把当前就绪队列中的下一个CPU周期最短的那个进程调度运行。
（9）先来先服务
如果早就绪的进程排在就绪队列的前面，迟就绪的进程排在就绪队列的后面，那么先来先服务(FCFS: first come first service)总是把当前处于就绪队列之首的那个进程调度到运行状态。也就说，它只考虑进程进入就绪队列的先后，而不考虑它的下一个CPU周期的长短及其他因素。FCFS算法简单易行，但性能却不大好。
四、实验程序
#include “iostream.h”
//define pcb typedef struct pcb { char name[10];//进程名
char state;//状态w(就绪)r(运行)f(结束)int id;//id号
int super;//优先级
int ntime;//需运行的时间 int rtime;//已运行的时间 struct pcb *next;}*pcb1;
pcb1 s,w;//define two publiced linknode ,one is s(ready queue),one is w(blocked queue)
//initialize two queues void init(pcb1 &r){ r=NULL;//both queues is the kind of head index }
//print the information of the ready queue void print(){pcb1 p;cout<<“您现在查看的是就绪队列的信息:”;cout<<“进程号 ”<<“进程名 ”<<“优先级 ”<<“状态”<<“已运行时间 ”<<“需运行时间”<
cout<
id<<“ ”<
name<<“ ”<
super<<“ ”<
state<<“ ”<
rtime<<“ ”<
ntime< //print the information of the blocked queue void print1(){pcb1 p;cout<<“您现在查看的是阻塞队列的信息”;cout<<“进程号 ”<<“进程名 ”<<“优先级 ”<<“状态 ”<<“已运行时间 ”<<“需运行时间”< id<<“ ”< name<<“ ”< super<<“ ”< state<<“ ”< rtime<<“ ”< ntime< //check the queue if empty int empty(pcb1 &r){ if(r==NULL)return 0;else return 1;} //check the first process of the ready queue if finshed int check(){ pcb1 p;p=s;if(p->rtime==p->ntime){ p->state='F';//if one process finshed then change ti's state cout<<“进程”< id<<“ 已经结束”< //sort process according to the super of the process and insert to the ready(blocked)queue void sort(pcb1 &r,pcb1 p){ pcb1 p1,p2;int in=0;if(r==NULL)//the queue is empty { r=p;} else { if(p->super>=r->super)//the super of the process which wait insert to the queue is highter than the super of the first process of the queue { p->next=r;r=p;} else { p1=r;p2=r->next;if(p2==NULL)//only one process in the queue { r->next=p;} else { while(in==0&&p2!=NULL)//insert to the middle of the queue { if(p->super>=p2->super){ p->next=p2;p1->next=p;in=1;} else { p1=p1->next;p2=p2->next;} } } if(in==0)//link to the last of ready queue p1->next=p;} } } //block one process and insert to block queue void block(){ if(empty(s)){ if(s->next==NULL){ sort(w,s);s=s->next;} else { pcb1 p1;p1=s;s=s->next;p1->next=NULL;sort(w,p1);} } else { cout<<“现在就绪队列已经为空，再没有进程需要阻塞”< //wake one process of block queue and insert to ready queue void wake(){ if(empty(w)){ pcb1 p1;p1=w;w=w->next;p1->next=NULL;sort(s,p1);} else { cout<<“阻塞队列已经为空，没有进程再需要唤醒”< //runing void runing(){ if(empty(s)){ pcb1 p;p=s;if(check())//check the first process of the queue if finished {//no s=s->next;p->rtime++;p->super--;p->next=NULL;sort(s,p);} else {//yes s=s->next;} } else { cout<<“就绪队列已经为空”< //creat process void input(){ pcb1 p2;p2=new pcb;cout<<“请输入 进程号、进程名、进程优先级、需要运行时间”;cin>>p2->id>>p2->name>>p2->super>>p2->ntime;p2->rtime=0;p2->state='W';p2->rtime=0;p2->next=NULL; sort(s,p2);} //main function void main(){ char ch;init(s);init(w);cout<<“*****************************进程调度模拟程序开始*******************************”< 程序运行界面如下： 五、实验总结 本次实验，我的任务是设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统。该系统包括有简单的进程控制、同步与通讯机构，系统在运行过程中能显示各进程的状态及有关参数的变化情况，从而观察诸进程的运行过程及系统的管理过程，我是用C++写的，在我的电脑能够运行通过，虽不能尽善尽美，但也基本能实现老师的要求。 两个星期程序设计课程，虽然时间有点短，但我也收获不少，这次试验，加深了我对进程概念及进程管理的理解；比较熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法、进程控制机构、同步机构及通讯机构的实施。也让我认识到自己的不足，操作系统的有些知识，我知道的还不多，没有掌握好，还需要多多学学，不断提升自己的能力。 进程调度算法模拟 专业：XXXXX 学号：XXXXX 姓名：XXX 实验日期：20XX年XX月XX日 一、实验目的 通过对进程调度算法的模拟加深对进程概念和进程调度算法的理解。 二、实验要求 编写程序实现对5个进程的调度模拟，要求至少采用两种不同的调度算法分别进行模拟调度。 三、实验方法内容 1.算法设计思路 将每个进程抽象成一个控制块PCB，PCB用一个结构体描述。 构建一个进程调度类。将进程调度的各种算法分装在一个类中。类中存在三个容器，一个保存正在或未进入就绪队列的进程，一个保存就绪的进程，另一个保存已完成的进程。还有一个PCB实例。主要保存正在运行的进程。类中其他方法都是围绕这三个容器可以这个运行中的PCB展开。 主要用到的技术是STL中的vector以维护和保存进程容器、就绪容器、完成容器。 当程序启动时，用户可以选择不同的调度算法。然后用户从控制台输入各个进程的信息，这些信息保存到进程容器中。进程信息输入完毕后，就开始了进程调度，每调度一次判断就绪队列是否为空，若为空则系统时间加一个时间片。判断进程容器中是否有新的进程可以加入就绪队列。2.算法流程图 主程序的框架： 开始void FCFS();//先来先服务void SJF();//最短进程优先调度void RR();//简单时间片轮转void PD();//最高优先数优先void PCBInput();//输入进程信息选择调度算法输入进程信息将输入容器中以满足进入条件的进程调入就绪队列void ProcessQueueProcess();//查看当前时间下，有无进程加入。若有则把该进程调入就绪队列按照选择的算法开始选择就绪队列的进程开始执行void ProcessSelect();//若当前就绪队列不为空则根据选择的调度算法开始调度,否则，系统时间加一个时间片.以等待新的进程到判断就绪容器和输入容器是否为空!processScheduler.m_WaitQueue.empty()||!processScheduler.m_ProcessQueue.empt()Y打印各进程信息进行统计计算周转时间等结束void PCBDisplay();//打印当前状况下。就绪队列、完成队列、运行中的进程信息void SchedulerStatistics();//调度统计，计算周转时间等进程调度过程： 开始为空判断就绪队列是否为空if(m_WaitQueue.empty())非空让系统等待一个时间片TimePast()根据设定的调度算法从就绪队列中调入一个进程并执行（此时进程从就绪队列中删除，赋值到表示运行中的成员变量中）void FCFS();//先来先服务void SJF();//最短进程优先调度void RR();//简单时间片轮转void PD();//最高优先数优先进程运行一个时间片N是否达到该进程停止运行的条件Y选入的进程状态是否为“完成”如进程已完成，或者分得的时间片个数已到ProcessRun()Yvector m_WaitQueue;//进程就绪队列进程未完成，将进程优先数减一，并放回到就绪队列中设置进程完成时间，将该进程放入完成队列vector m_FinishQueue;//完成队列结束 3.算法中用到的数据结构 struct fcfs{ //先来先服务算法从这里开始 char name[10]; float arrivetime; float servicetime; float starttime; float finishtime; float zztime; float dqzztime; }; //定义一个结构体，里面包含的有一个进程相关的信息 4.主要的常量变量 vector m_ProcessQueue;//进程输入队列 vector m_WaitQueue;//进程就绪队列 vector m_FinishQueue;//完成队列 vector ::iterator m_iter;//迭代器 PCB m_runProcess;//运行中的进程 int m_ProcessCount;//进程数 float m_RunTime;//运行时间 int m_tagIsRun;//是否在运行标志。表示正在运行，表示没有 float m_TimeSlice;//时间片大小 int m_TimeSliceCount;//指时间片轮转中一次分到的时间片个数 char m_SchedulerAlgorithm;//调度算法 5.主要模块 void PCBInput();//输入进程信息 void PCBSort();//对进程控制块按照优先级排序(采用冒泡排序)void ProcessSelect();//若当前就绪队列不为空则根据选择的调度算法开始调度。否则，系统时间void PCBDisplay();//打印当前状况下。就绪队列、完成队列、运行中的进程信息 void ProcessRun();//进程运行一次。运行时间加个时间片。并判断进程是否达到完成条件。若是则void ProcessQueueProcess();//查看当前时间下，有无进程加入。若有则把该进程调入就绪队列 void ProcessDispatch();//进程分派，进程执行完成后决定进程该进入哪个队列(就绪、完成)void TimePast(){ m_RunTime +=m_TimeSlice;ProcessQueueProcess();}//当前系统时间加个时间void SchedulerStatistics();//调度统计，计算周转时间等 void FCFS();//先来先服务 void SJF();//最短进程优先调度 void RR();//简单时间片轮转 void PD();//最高优先数优先 加.以等待新的进程到来 ProcessStatus='f'.否则为'w';片，并检查是否有新的进程加入 四、实验代码 #include using namespace std; struct fcfs{ //先来先服务算法从这里开始 char name[10]; float arrivetime; float servicetime; float starttime; float finishtime; float zztime; float dqzztime; }; //定义一个结构体，里面包含的有一个进程相关的信息 fcfs a[100]; void input(fcfs *p,int N) { int i; cout< printf(“ 请您输入进程的名字 到达时间 服务时间:(例如: a 0 100)nn”); for(i=0;i<=N-1;i++) { printf(“ 请您输入进程%d的信息:t”,i+1); scanf(“ttt%s%f%f”,&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetime); } } void Print(fcfs *p,float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,float zztime,float dqzztime,int N) { int k; printf(“nn调用先来先服务算法以后进程运行的顺序是: ”); printf(“%s”,p[0].name); for(k=1;k { printf(“-->%s”,p[k].name); } cout< printf(“n 具体进程调度信息:n”); printf(“t进程名 到达时间 服务时间 开始时间 结束时间 周转时间 带权周转时间n”); for(k=0;k<=N-1;k++) { printf(“t%st%-.2ft %-.2ft %-.2ft %-.2ft %-.2ft %-.2fn”,p[k].name,p[k].arrivetime，p[k].servicetime,p[k].starttime,p[k].finishtime,p[k].zztime,p[k].dqzztime); } getchar(); //此处必须要有这个函数，否则就看不到显示器上面的输出，可以看到的结果只是一闪而过的一个框剪 } void sort(fcfs *p,int N)//排序 { for(int i=0;i<=N-1;i++) for(int j=0;j<=i;j++) if(p[i].arrivetime { fcfs temp; temp=p[i]; p[i]=p[j]; p[j]=temp; } } void deal(fcfs *p, float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,float &zztime,float &dqzztime,int N) //运行阶段 { int k; for(k=0;k<=N-1;k++) { if(k==0) { p[k].starttime=p[k].arrivetime; p[k].finishtime=p[k].arrivetime+p[k].servicetime;} else { p[k].starttime=p[k-1].finishtime; p[k].finishtime=p[k-1].finishtime+p[k].servicetime;} } for(k=0;k<=N-1;k++) { p[k].zztime=p[k].finishtime-p[k].arrivetime; p[k].dqzztime=p[k].zztime/p[k].servicetime; } } void FCFS(fcfs *p,int N) { float arrivetime=0,servicetime=0,starttime=0,finishtime=0,zztime=0,dqzztime=0; sort(p,N); deal(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,zztime,dqzztime,N); Print(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,zztime,dqzztime,N); getchar(); } //先来先服务算法到此结束 struct sjf{//最短进程优先调度算法从这里开始 char name[10];float arrivetime;//到达时间 float servicetime;//运行时间 float starttime; //开始时间 float finishtime; //完成时间 };sjf a1[100]; void input(sjf *p,int N1)//进程信息输入 { int i;cout< printf(“ 请您输入进程的名字 到达时间 服务时间:(例如: a 0 100)n”); for(i=0;i<=N1-1;i++){ printf(“ 请您输入进程%d的信息:t”,i+1); scanf(“ttt%s%f%f”,&p[i].name,&p[i].arrivetime,&p[i].servicetime);} } void Print(sjf *p,float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,int N1)//最终结果输出 { int k; printf(“nt调用最短进程优先调度算法以后进程的调度顺序为:”); printf(“%s”,p[0].name); for(k=1;k {printf(“-->%s”,p[k].name);} cout< printf(“n给个进程具体调度信息如下:n”); printf(“nt进程名t到达时间t运行时间t开始时间t完成时间n”); for(k=0;k<=N1-1;k++) { printf(“ t%st %-.2ftt %-.2ftt %-.2ftt %-.2ftn”,p[k].name,p[k].arrivetime，p[k].servicetime,p[k].starttime,p[k].finishtime); } getchar(); } void sort(sjf *p,int N1)//排序 { for(int i=0;i<=N1-1;i++) for(int j=0;j<=i;j++) if(p[i].arrivetime { sjf temp; temp=p[i]; p[i]=p[j]; p[j]=temp; } } void deal(sjf *p, float arrivetime,float servicetime,float starttime,float finishtime,int N1)//运行阶段 { int k; for(k=0;k<=N1-1;k++) { if(k==0) { p[k].starttime=p[k].arrivetime; p[k].finishtime=p[k].arrivetime+float(p[k].servicetime)/60;} else { p[k].starttime=p[k-1].finishtime; p[k].finishtime=p[k-1].finishtime+float(p[k].servicetime)/60;} } } void sjff(sjf *p,int N1){ float arrivetime=0,servicetime=0,starttime=0,finishtime=0; sort(p,N1); for(int m=0;m {if(m==0) p[m].finishtime=p[m].arrivetime+float(p[m].servicetime)/60; else p[m].finishtime=p[m-1].finishtime+float(p[m].servicetime)/60; int i=0; for(int n=m+1;n<=N1-1;n++) { if(p[n].arrivetime<=p[m].finishtime) i++; } float min=p[m+1].servicetime; int next=m+1; for(int k=m+1;k { if(p[k+1].servicetime {min=p[k+1].servicetime; next=k+1;} } sjf temp; temp=p[m+1]; p[m+1]=p[next]; p[next]=temp; } deal(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1); Print(p,arrivetime,servicetime,starttime,finishtime,N1); getchar();}//最短进程优先调度算法到这里结束 char menu()//用来输出相关信息的函数 { char cse1; while(1) { system(“cls”); fflush(stdin); cout< cout< cout<<“t”<<“|| <<<<<<<<<<<<欢<<<<<<<<<<< >>>>>>>>>>>>迎>>>>>>>>>>> ||”< cout<<“t”<<“|| ||”< cout<<“t”<<“||”<<“t 进程调度算法模拟”<<“tt”<<“||”< cout<<“t”<<“|| ||”< cout<<“t”<<“||”<<“tt 1.先来先服务调度算法 ”<<“tt”<<“||”< cout<<“t”<<“|| ||”< cout<<“t”<<“||”<<“tt 2.最短进程优先调度算法”<<“tt”<<“||”< cout<<“t”<<“|| ||”< cout<<“t”<<“|| <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<您>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> ||”< cout< cout< cout<<“tt 请输入您的选择（1/2）：”; cse1=getchar(); if(cse1<'1'||cse1>'2') cout<<“你的输入有错！”< else break; } return cse1;} int main(int argc, char *argv[]){ while(1) { switch(menu()) { case '1': int N; cout< cout< printf(“tt<<---！!@@@先来先服务调度算法@@@！!--->>n”); cout< printf(“输入进程数目:”); scanf(“%d”,&N); input(a,N); FCFS(a,N); case '2': int N1; cout< cout< printf(“tt<<---！!@@@最短进程优先调度算法@@@！!--->>n”); cout< printf(“输入进程数目: ”); scanf(“%d”,&N1); input(a1,N1); sjf *b=a1; sjf *c=a1; sjff(b,N1); getchar(); } } system(“PAUSE”); return EXIT_SUCCESS;} 五、实验结果 1.执行结果 2.结果分析 先来先服务调度算法就是根据进程达到的时间为依据，哪一个进程先来那么该进程就会先执行；最短进程优先调度算法则是以每个进程执行所需时间长短为依据，某一个进程执行所需花的时间要短些那么该进程就先执行。以上就是本次进程调度实验的依据。 六、实验总结 通过本次实验了解到算法很重要，又更加明白算法本身可以节约时间，而且不同的函数之间在调用的时候要注意很多的问题。 实验二 进程调度 1．目的和要求 通过这次实验，理解进程调度的过程，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略，进一步体会多道程序并发执行的特点，并分析具体的调度算法的特点，掌握对系统性能的评价方法。 2．实验内容 阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章，掌握进程管理及调度相关概念和原理。 编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程，模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。假设初始状态为：有n个进程处于就绪状态，有m个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中，假设处于执行状态的进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源，唤醒处于阻塞队列队首的进程。 程序要求如下： 1）输出系统中进程的调度次序； 2）计算CPU利用率。 3．实验环境 Windows操作系统、VC++6.0 C语言 4设计思想： （1） 程序中进程可用PCB表示，其类型描述如下： struct PCB_type { int pid; //进程名 int state; //进程状态 2——表示“执行”状态 1——表示“就绪”状态 0——表示“阻塞”状态 int cpu_time;//运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数） } 用PCB来模拟进程； （2）设置两个队列，将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中；将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。队列类型描述如下： struct QueueNode{ struct PCB_type PCB; Struct QueueNode *next;} 并设全程量： struct QueueNode *ready_head=NULL,//ready队列队首指针 *ready_tail=NULL , //ready队列队尾指针 *blocked_head=NULL,//blocked队列队首指针 *blocked_tail=NULL;//blocked队列队尾指针（3）设计子程序： start_state(); 读入假设的数据，设置系统初始状态，即初始化就绪队列和阻塞队列。 dispath(); 模拟调度，当就绪队列的队首进程运行一个时间片后，放到就绪队列末尾，每次都是队首进程进行调度，一个进程运行结束就从就绪队列中删除，当到t个时间片后，唤醒阻塞队列队首进程。 calculate(); 就绪进程运行一次，usecpu加1，当就绪队列为空时unusecpu加1，CPU利用率为use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu)。 5源代码： #include struct PCB_type { int pid; //进程名 int state; //进程状态 //2--表示“执行”状态 //1--表示“就绪”状态 //0--表示“阻塞”状态 int cpu_time;//运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数）};struct QueueNode{ struct PCB_type PCB; struct QueueNode *next;};struct QueueNode *ready_head=NULL，//ready队列队首指针 *ready_tail=NULL，//ready队列队尾指针 *block_head=NULL，//blocked队列队首指针 *block_tail=NULL; //blocked队列队尾指针 int use_cpu,unuse_cpu; void start_state()//读入假设的数据，设置系统初始状态 { int n,m; int i; struct QueueNode *p,*q; printf(“输入就绪节点个数n:”); scanf(“%d”,&n); printf(“输入阻塞节点个数m:”); scanf(“%d”,&m); p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode)); p->next =NULL; ready_head=ready_tail=p; for(i=0;i { p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode)); p->next =NULL; p->PCB.state=1; printf(“输入就绪进程%d的pid和cpu_time:”,i+1); scanf(“%d%d”,&p->PCB.pid,&p->PCB.cpu_time); ready_tail->next=p; ready_tail=p; } q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode)); q->next =NULL; block_head=block_tail=q; for(i=0;i { q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode)); q->next=NULL; q->PCB.state=0; printf(“输入阻塞进程%d的pid和cpu_time:”,i+1); scanf(“%d%d”,&q->PCB.pid,&q->PCB.cpu_time); block_tail->next=q; block_tail=q; } printf(“n处于就绪状态的进程有:n”); p=ready_head->next; i=1; while(p) {printf(“进程%d的pid和cpu_time:%5d%5d%5dn“,i,p->PCB.pid,p->PCB.state,p->PCB.cpu_time); p=p->next; i++; } } void dispath() //模拟调度 { int x=0,t; use_cpu=0; unuse_cpu=0; printf(”输入t:“); scanf(”%d“,&t); printf(”开始调度n“); while(ready_head!=ready_tail||block_head!=block_tail) { struct QueueNode *p,*q; if(ready_head!=ready_tail) { p=ready_head->next; ready_head->next=p->next; p->next=NULL; if(ready_head->next==NULL) { ready_tail=ready_head; } p->PCB.state=2; printf(”进程%d调度t“,p->PCB.pid); state和 use_cpu++; x++; p->PCB.cpu_time--; if(p->PCB.cpu_time) { ready_tail->next=p; ready_tail=p; } else { printf(”进程%d完成t“,p->PCB.pid); free(p); } } else { unuse_cpu++; x++; printf(”空闲一个时间片t“); } if(x==t&&block_head!=block_tail) { q=block_head->next; block_head->next=q->next; q->next=NULL; if(block_head->next==NULL) { block_tail=block_head; } ready_tail->next=q; ready_tail=q; x=0; } } } void calculate() //计算CPU利用率 { printf(”ncpu的利用率%.2fn“,(float)use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu)); } void main(){start_state(); dispath(); calculate();} 6运行结果： 7实验总结： 实验帮我复习了数据结构和C语言，且巩固课本知识，知道了如何定义结构体，如何在链接队列中增删节点。模拟进程调度帮我们巩固了进程三状态之间的变迁。懂得调式的重要性。总之，我们明白了理论联系实际。多看书，多上机。 实验三 可变分区存储管理 1．目的和要求 通过这次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分配、回收算法的思想。 2．实验内容 阅读教材《计算机操作系统》第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。编写程序模拟实现内存的动态分区法存储管理。内存空闲区使用自由链管理，采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配，内存回收时假定不做与相邻空闲区的合并。 假定系统的内存共640K，初始状态为操作系统本身占用64K。在t1时间之后，有作业A、B、C、D分别请求8K、16K、64K、124K的内存空间；在t2时间之后，作业C完成；在t3时间之后，作业E请求50K的内存空间；在t4时间之后，作业D完成。要求编程序分别输出t1、t2、t3、t4时刻内存的空闲区的状态。 3．实验环境 Windows操作系统、VC++6.0 C语言 4.设计思想 模拟内存分配和回收，要设置两个链队列，一个空闲区链和一个占用区链，空闲区链节点有起始地址，大小和指向下一节点的指针等数据域，占用区链节点有起始地址，大小，作业名和指向下一节点的指针等数据域，本实验用最坏适应算法，每次作业申请内存都是从空闲链队头节点分配，如果相等，就删除空闲头结点，如果小于申请的，就不分配，否则就划分内存给作业，剩下的内存大小，重新插入空闲链队，按从大到小，接着把作业占用的内存放到占用区链节点的末尾。每次作业运行完，就要回收其占用的内存大小，把作业节点按从大到小插入到空闲链队中。5.源代码： #include struct freelinkNode *next;};struct busylinkNode{ char name; int len;int address;struct busylinkNode *next;};struct freelinkNode *free_head=NULL; //自由链队列（带头结点）队首指针 struct busylinkNode *busy_head=NULL; //占用区队列队（带头结点）首指针 struct busylinkNode *busy_tail=NULL; //占用区队列队尾指针 void start(void)/* 设置系统初始状态*/ { struct freelinkNode *p; struct busylinkNode *q; free_head=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode)); free_head->next=NULL;// 创建自由链头结点 busy_head=busy_tail=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode)); busy_head->next=NULL;// 创建占用链头结点 p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode)); p->address=64; p->len=640-64;//OS占用了64K p->next=NULL; free_head->next=p; q=(struct busylinkNode *)malloc(sizeof(struct busylinkNode)); q->name='S';/* S表示操作系统占用 */ q->len=64;q->address=0;q->next=NULL; busy_head->next=q;busy_tail=q;} void requireMemo(char name, int require)/*模拟内存分配*/ { freelinkNode *w,*u,*v;busylinkNode *p;if(free_head->next->len>=require){ p=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode)); p->name=name; p->address=free_head->next->address; p->len=require; p->next=NULL; busy_tail->next=p; busy_tail=p;} else printf(”Can't allocate“); w=free_head->next; free_head->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)){ u=v; v=v->next;} u->next=w; w->next=v;} void freeMemo(char name)/* 模拟内存回收*/ { int len; int address;busylinkNode *q,*p;freelinkNode *w,*u,*v;q=busy_head; p=busy_head->next; while((p!=NULL)&&(p->name!=name)) { q=p; p=p->next;} if(p==NULL){ printf(”%c is not exist“,name);} else { if(p==busy_tail) { busy_tail=q; } else { q->next=p->next; len=p->len; address=p->address; free(p); w=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode)); w->len=len; w->address=address; u=free_head; v=free_head->next; while((v!=NULL)&&(v->len>len)) { u=v;v=v->next; } u->next=w; w->next=v; } } } void past(int time)/* 模拟系统过了time 时间*/ { printf(”过了时间%d后:n“,time);} void printlink()/* 输出内存空闲情况（自由链的结点）*/ { freelinkNode *p; printf(”内存的空闲情况为:n“); p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode)); p=free_head->next; while(p!=NULL) { printf(”内存的起始地址和内存的大小%5dt%5d:n",p->address,p->len); p=p->next; } } void main(){ int t1=1,t2=2,t3=3,t4=4; start(); past(t1); requireMemo('A',8); requireMemo('B',16); requireMemo('C',64); requireMemo('D',124); printlink(); past(t2); freeMemo('C'); printlink(); past(t3); requireMemo('E',50); printlink(); past(t4); freeMemo('D'); printlink();} 6.运行结果： 7.实验总结： 巩固编程能力，和调式能力，复习课本知识，明白理论联系实际的重要性，动手能力非常重要，多看书，多独立思考，品味痛苦的过程，享受成功的喜悦。 操作系统实验报告 院系：数计学院 班级：大类6班 学号：100511624 姓名：明章辉 指导教师：徐军利 许昌学院 《操作系统》实验报告书 学号：姓名：闫金科班级：成绩: 5006140057 14物联网工程 2016年02月实验一 Linux的安装与配置 一、实验目的 1.熟悉Linux系统的基本概念，比如Linux发行版、宏内核、微内核等。2.掌握Linux系统的安装和配置过程，初步掌握Linux系统的启动和退出方法。3.熟悉Linux系统的文件系统结构，了解Linux常用文件夹的作用。 二、实验内容 1.从网络上下载VMware软件和两个不同Linux发行版镜像文件。2.安装VMware虚拟机软件。 3.在VMware中利用第一个镜像文件完成第一个Linux的安装，期间完成网络信息、用户信息、文件系统和硬盘分区等配置。 4.在VMware中利用第二个镜像文件完成第二个Linux的安装，并通过LILO或者GRUB解决两个操作系统选择启动的问题。 5.启动Linux系统，打开文件浏览器查看Linux系统的文件结构，并列举出Linux常用目录的作用。 三、实验过程及结果 1、启动VMware，点击新建Linux虚拟机，如图所示： 2、点击下一步，选择经典型，点击下一步在选择客户机页面选择Linux，版本选择Red Hat Enterprise Linux 5，如图所示： 3、点击下一步创建虚拟机名称以及所要安装的位置，如图所示： 4、点击下一步，磁盘容量填一个合适大小，此处选择默认值大小10GB，如图所示： 5、点击完成，点击编辑虚拟机设置，选择硬件选项中的CD-ROM（IDE...）选项，在右侧连接中选择“使用ISO镜像（I）”选项，点击“浏览”，找到Linux的镜像文件，如图所示： 6点击确定按钮后，点击启动虚拟机按钮，来到Linux的安装界面，如图所示： 7、到此页面之后，等待自动检测安装，如图所示： 8、等到出现如图所示页面后点击“skip”按钮，跳过检测，直接进入安装设置界面，如图所示： 9、安装设计界面如图所示： 10、点击Next按钮进入设置语言界面，设置语言为“简体中文”，如图所示： 11、点击Nest按钮进入系统键盘设置按钮，设置系统键盘为“美国英语式”，如图所示： 12、点击下一步按钮，弹出“安装号码”对话框，选择跳过输入安装号码，如图所示： 13、按照提示，一直点击下一步按钮，如图所示： 14、到设置最后一步，点击下一步按钮进入开始安装Red Hat Enterprise Linux Sever界面，如图所示： 15、安装完成后，进入欢迎界面，按照提示点击前进按钮知道进入Linux桌面，如图所示： 16、安装成功的Linux系统桌面如图所示,桌面包含五个图标，分别为：计算机、jk’s Home、回收站、RHEL/5.3 i386DVD。 四、实验总结 通过安装虚拟机等操作让我认识到Linux这系统一些基本特点，本次试验学会了安装虚拟机并且使用虚拟机安装操作系统，掌握了红帽Linux系统的安装和配置过程，以及对镜像ISO文件的使用，有别于我们机器上使用的系统，通过虚拟机这个软件还可以在已有系统的基础上使用其他操作系统。安装过程中一定要注意选择版本的时候要选择Red Hat Enterprise Linux 5版本，否则安装不能成功。自己动手成功的安装了Linux系统，自己对Linux的学习产生更大的兴趣。 实验二 Linux操作系统的运行模式 一、实验目的 1.熟悉Linux系统终端工作环境的使用，了解Linux命令的格式，使用学会利用常用的Linux命令来完成系统的管理和维护。 2.了解X-Windows的特点，熟悉Linux图形用户接口的使用，掌握GNOME桌面环境的基本操作。 3.了解和掌握在Linux环境下安装软件包的方法，如QQ for Linux等用软件的安装方法。 二、实验内容 1.启动Linux系统打开虚拟终端界面，使用Linux的在线帮助指令man或help获得ls、uname、date、cal、mkdir、cp等Linux命令的帮助手册，了解这些命令的具体使用方法。同时，也可以通过执行“命令名 –help”来显示该命令的帮助信息，如“ls –help”,试用这些命令。 2.通过uname命令的执行，查看并给出相关系统信息：操作系统的名称、系统域名、系统CPU名称等。 3.在主目录下创建一个名为myetc的子目录，将/etc目录下与网络相关的文件和子目录拷贝到该目录，并将这些文件的执行权限设置为可执行。 4.在主目录/home下创建目录program、music 和temp，然后在program下建立目录java和C，列出完成该过程的所有命令。 5.在图形界面环境中，查看GNOME桌面的面板和桌面，设置GNOME，包括屏幕保护程序、更改背景和指定关联程序等。6.实现对光盘的加载和访问，然后卸载。 三、实验过程及结果 1、打开终端，输入 【ls –help】来查看【ls】指令的使用方法，同理查看uname、date、cal、mkdir、cp的使用方法。 2、在终端中输入【uname –a】显示操作系统名系统cpu名和系统域名 3、重启系统，用【root】用户名进入系统，以获得权限。在终端中输入【mkdir myetc】，在主目录下创建【myrtc】的目录，【ls】查看是否创建。输入【cd..】返回至【/】文件，输入【cp –r etc root/myetc】讲etc中内容复制到myetc中，进入myetc文件【ls】查看。输入 【chmod u+x etc】赋予文件可执行的权限，输入【ll】查看。 4、在home下，输入【mkdir {program,music,temp}】,可在home下创立这三个目录，输入【ls】查看。在program下输入【mkdir{java,C}】，可创立java和C两个目录，【ls】查看。 5、在桌面上方选择【系统】-【首选项】，即可设置屏幕保护程序和更改背景和指定关联程序 5、在桌面上可见看到有CD光盘，双击浏览，右键【弹出】即卸载。 四、实验总结和体会 Linux的指令系统是学习Linux操作系统很重要的一部分，指令系统相当于在Windows操作系统下的doc，可以省去图形化界面。通过这次的实验让我了解了Linux的强大功能，了解到Linux有许多方便快捷的设置基本配置的方法，这使我更喜欢上Linux的使用。在使用指令的过程中，有时候对文件的操作需要一定的权限，这时需要在登陆时用户名使用【root】，而不是我们在安装时使用的用户名，这样就获得了管理员权限，可以对一些系统文件进行操作。 实验三 Linux应用软件与系统管理 一、实验目的 1.了解OpenOffice.Org集成办公软件，掌握利用OpenOffice.Org的套件来完成文档和图片的处理。 2.了解Linux网络管理的知识，熟悉Linux网络配置的方法，掌握在Linux环境下配置Web服务器和ftp服务的方法。 二、实验内容 1.配置Linux系统的网络环境，安装FTP和Web服务器，并配置相关的属性，利用FTP实现WINDOWS和Linux之间的数据交换。 2.利用FTP程序上传自己的照片到FTP服务器，利用OpenOffice的文字处理工具OpenOffice Writer制作一份表格形式的个人简历。个人简历中至少包含学号、姓名、性别、专业、照片和学习经历等内容，并保存为网页格式(html格式)。3.将个人简历网页设置为WEB服务器的首页，然后在客户端利用浏览器访问WEB服务器，查看效果。 4.通过读取proc文件系统，获取系统各种信息（如主机名、系统启动时间、运行时间、版本号、所有进程信息、CPU使用率等），并以比较容易的方式显示。 三、实验过程及结果 1.配置网络环境：在（服务.cmd）.里面进行以下操作：在服务里选择3按回车 完成后，可在本地连接看到VMware已连接上网络 在虚拟机设置中设置以太网网络连接方式为 网关地址填虚拟机的网管，IP地址设为虚拟机的一个子网： 四、总结： 在linux系统下，make是我们经常用到的编译命令，所以关于make代码和他的操作指令一定要记清楚。所以，熟练掌握了make和makefile工具之后，源码安装软件就变的像windows下安装软件一样简单。 实验四 进程控制与管理 一、实验目的 1.掌握GCC编译器的用法，学会利用GCC编辑器来编辑C语言程序，学会利用GDB调试器来调试C语言程序。 2.理解进程和程序的区别和联系，3.掌握在Linux环境下观察进程运行情况和CPU工作情况的命令。4.了解fork()系统调用，掌握利用fork()创建进程的方法。 5.了解Linux系统其他与进程相关的系统调用，如exec、wait和exit等。6.了解Linux常用的进程通信机制。 二、实验内容 1.利用Linux的进程管理命令ps、top来监视和跟踪进程，体会进程和程序的关系。2.利用Linux的文字编辑器编写文件复制的C语言程序，并用gcc编译该程序，然后运行该程序。 3.编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示'a'，子进程分别显示字符'b'和字符'c'。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 4.修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter „'及'son „„'，父进程显示 'parent „„'，观察结果，分析原因。5.用fork()创建一个进程，再调用exec()用新的程序替换该子进程的内容。 三、实验过程及结果 1、利用Linux的进程管理命令ps、top来监视和跟踪进程，体会进程和程序的关系。<1>从用户身份切换到ROOT身份 <2>输入命令 ps 查看进程 <2>输入命令 top 跟踪进程 2、利用Linux的文字编辑器编写一个计算机100个自然数和的C语言程序，并用gcc编译该程序，然后运行该程序。 <1>创建一个.C文件 并进入进行编辑 <2>用GCC 进行编译，再查看文件，发现产生执行文件 a.out <3>执行这个可执行文件得到结果5050 1、编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符：父进程显示'a'，子进程分别显示字符'b'和字符'c'。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。 <1>穿件一个.C文件 并进行编写程序代码 <2>反复执行2次该程序 <3>可以看出两次执行的结果 a b c 出现的顺序不同，原因是，3个进程的输出次序是随机的，并不会按规定的顺序出现，所以会出现上述结果。 4、修改上述程序，每一个进程循环显示一句话。子进程显示'daughter „'及'son „„'，父进程显示 'parent „„'，观察结果，分析原因。<1>重新修改代码 <3>执行这段程序 <4>原分析： 因和之前一样，可以看出执行的结果 3个单词出现的顺序不同，原因是，3个进程的输出次序是随机的，并不会按规定的顺序出现，所以会出现上述结果。 5、用fork()创建一个进程，再调用exec()用新的程序替换该子进程的内容。<1> 编写代码 <2> 执行的结果 结果表明 execl 替代了ｓｏｎ的内容 四、实验总结和体会 这个实验考察的是进程之间存在很多可能性以及对编辑器的使用。本次实验学习了在linux环境下用gcc编译器运行c语言程序，在linux环境下编写程序用到了vi编辑器，知道了该编辑器也需要各种命令来操作。编写C语言程序时用到了fork()函数，再调用execl()用新的程序替换该子进程的内容。 实验五 进程调度模拟程序的设计与实现 一、实验目的 1.了解进程调度的概念，掌握常用进程调度算法的原理。2.掌握Linux程序设计编辑、编译和调试的技巧。 二、实验内容 1.编写程序实现进程调度调度算法先来先服务、优先级高优先和时间片轮转调度算法。（编程语言不限） 2.输入数据，输出运行结果。 三、实验过程及结果 1先来先服务 ＃i nclude struct { int id; float ArriveTime;float RequestTime;float StartTime;float EndTime;float RunTime;float DQRunTime;int Status;}arrayTask[4];GetTask(){ int i;float a; for(i=0;i<4;i++){arrayTask[i].id=i+1;printf(“input the number”); printf(“input the the ArriveTime of arrayTask[%d]:”,i);scanf(“%f”,&a); arrayTask[i].ArriveTime=a; printf(“input the RequestTime of arrayTask[%d]:”,i);scanf(“%f”,&a); arrayTask[i].RequestTime=a;arrayTask[i].StartTime=0;arrayTask[i].EndTime=0;arrayTask[i].RunTime=0;arrayTask[i].Status=0; } } int fcfs() { int i,j,w=0; for(i=0;i<4;i++) { if(arrayTask[i].Status==0) { t=arrayTask[i].ArriveTime; w=1; } if(w==1) break; } for(i=0;i<4;i++) { if(arrayTask[i].ArriveTime t=arrayTask[i].ArriveTime; } for(i=0;i<4;i++) { if(arrayTask[i].ArriveTime==t) return i; } } int sjf(){ int i,x=0,a=0,b=0;float g; for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==1){g=arrayTask[i].EndTime;x=1;} } if(x==0){ t=arrayTask[0].ArriveTime; for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].ArriveTime t=arrayTask[i].ArriveTime;a=i;} } return a;} else { for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].EndTime>g)g=arrayTask[i].EndTime;} for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==0&& arrayTask[i].ArriveTime<=g){ t=arrayTask[i].RequestTime;a=i;b=1;} /*判断有没有进程在前个进程完成前到达*/ } if(b!=0)/*有进程到达则按SJF*/ { for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==0&&arrayTask[i].ArriveTime<=g&&arrayTask[i].RequestTime return a;} else{ /*否则按FCFS*/ for(i=0;i<4;i++) {if(arrayTask[i].Status==0)t=arrayTask[i].ArriveTime;} for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==0&&arrayTask[i].ArriveTime return a;} } } new(int s)/*定义执行进程后相关数据的修改*/ { int i,g=0;for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==0)continue;else { g=1;break;} } if(g==0)/*当处理的是第一个未执行的进程时执行*/ { arrayTask[s].StartTime=arrayTask[s].ArriveTime; arrayTask[s].EndTime=arrayTask[s].RequestTime+arrayTask[s].ArriveTime;arrayTask[s].RunTime=arrayTask[s].RequestTime;arrayTask[s].Status=1;g=2;} if(g==1)/*当处理的不是第一个未执行的进程时执行*/ { arrayTask[s].Status=1;for(i=0;i<4;i++){ if(arrayTask[i].Status==1)d=arrayTask[i].EndTime;} for(i=0;i<4;i++)/*查找最后执行的进程的完成时间*/ { if(arrayTask[i].EndTime>d&&arrayTask[i].Status==1)d=arrayTask[i].EndTime;} if(arrayTask[s].ArriveTime arrayTask[s].StartTime=arrayTask[s].ArriveTime; arrayTask[s].EndTime=arrayTask[s].StartTime+arrayTask[s].RequestTime;arrayTask[s].RunTime=arrayTask[s].EndTime-arrayTask[s].ArriveTime;} arrayTask[s].DQRunTime=arrayTask[s].RunTime/arrayTask[s].RequestTime;} Printresult(int j)/*定义打印函数*/ { printf(“%dt”,arrayTask[j].id); printf(“%5.2ft”,arrayTask[j].ArriveTime);printf(“%5.2ft”,arrayTask[j].RequestTime);printf(“%5.2ft”,arrayTask[j].StartTime);printf(“%5.2ft”,arrayTask[j].EndTime);printf(“%5.2ft”,arrayTask[j].RunTime);printf(“%5.2fn”,arrayTask[j].DQRunTime);} main(){ int i,b,k,a,c=0;int d[4];clrscr(); printf(“t F.FCFS n”);printf(“t S.SFJ n”);printf(“t Q.EXIT n”);for(i=0;;i++){ if(c)break; printf(“please input the number a:n”);scanf(“%d”,&a);switch(a){ case Q: c=1;break; case F:printf(“please input the different-ArriveTime of arrayTasksn”);GetTask(); printf(“*****************************the result of fcfsn”);printf(“NumbertArrivetServertStarttFinishtTurnovetTake power turnover timen”); for(b=0;b<4;b++)/*调用两个函数改变结构体数的值*/ { k=fcfs();d[b]=k;new(k);} for(b=0;b<4;b++) Printresult(d[b]);/*调用打印函数打出结果*/ continue; case S: printf(“please input the different-RequestTime of array Tasksn”);GetTask(); printf(“******************************the result of sjfn”);printf(“NumbertArrivetRequesttStarttEndtRuntDQRun timen”);for(b=0;b<4;b++){ k=sjf();d[b]=k;new(k);} for(b=0;b<4;b++)Printresult(d[b]);continue; default:printf(“the number Error.please input another number!n”);} } } 四、实验总结和体会 通过做本实验，让我对进程或作业先来先服务、高优先权、按时间片轮转调度算法以及进程调度的概念和算法，有了更深入的认识！理解进程的状态及变化，动态显示每个进程的当前状态及进程的调度情况。进程调度是处理机管理的核心内容。优先级高优先是根据作业的优先级，总是选择优先级最高者进入队列。轮转调度算法是调度程序每次把CPU分配给就绪队列首进程/线程使用规定的时间间隔，就绪队列中都路保留巡行一个时间片。 一.实验内容描述 1.目的 （1）了解Windows内存管理器（2）理解Windows的地址过程 2.内容 任意给出一个虚拟地址，通过WinDbg观察相关数据并找到其物理地址 二.理论分析 Windows采用页式虚拟存储管理技术管理内存，页面是硬件级别上的最小保护单位 1.Windows内存管理器 Windows的内存管理主要由Windows执行体中的虚存管理程序负责，并由环境子系统负责，并由环境子系统负责与具体API相关的一些用户态特性的实现。虚存管理程序是Windows中负责内存管理的那些子程序和数据结构的集合 内存管理器的主要任务是： 地址变换：将一个进程的虚拟地址空间转译为物理内存地址 交换：当内存不足时，将内存中的有些内容转移到磁盘上，并且以后还要再次将这些内容读回 2.Windows内存管理策略 Windows采用页式虚拟存储管理技术管理内存，页面是硬件级别上最小的保护单位。根据硬件的体系结构不同，页面尺寸被分为两种，大页面和小页面。X86系统下小页面为4KB，大页面为4MB。大页面的优点是：当引用同一页面内其他数据时，地址转移的速度会很快。不过使用大页面通常要较大的内存空间，而且必须用一个单独的保护项来映射，因此可能会造成出现错误而不引发内存访问违例的情况。通常PC机都为小页面 3.Windows虚拟地址空间布局 x86结构下的布局方式： 默认情况下，32位Windows系统中每个用户进程可以占有2GB的私有地址空间。操作系统占有另外的2GB 2GB用户的进程地址空间布局如表： 2GB的系统地址空间布局如同： 3.虚拟地址转译 地址转译是指将进程的虚拟地址空间映射到实际物理页面的过程。x86系统中地址转译过程如图： 关键数据结构如下： 页目录：每个进程都有一个页目录，它是内存管理器为了映射进程中所有的页表位置而创建的一个页面。进程也目录的地址被保存在内核进程快KPROCESS中，在x86系统上，它被映射到虚拟地址0xC0300000，当一个进程正在执行时，CPU可以通过寄存器CR3知道该进程页目录的位置。页目录由目录项（PDE）构成，每个PDE长4字节，描述了该进程中所有可能的页表的状态和位置。其格式和PTE类似。x86系统上，要描述完整的4GB虚拟地址空间，需要1024个页表。因此映射这些页表的进程页目录需包含1024个PDE，恰好占用一个页面。 页表：进程的页目录项指向页表。每个页表占用一个页面，由1024项PTE组成。一个有效的PTE大小为4字节，包含两个主域：数据所在的物理页面的页面帧编号（PNF）或者内存中一个页面的物理地址的PFN；一些描述该页面状态和保护属性的标志。 虚拟地质结构：x86系统上，一个32位虚拟地址被解释为三个单独的部分，页目录索引、页表索引和字节索引。由于页目录项有1024个，因此页目录索引为10位；一个也表中含有1024个PTE。因此页表索引也为10位，字节索引为12位，正好表示一页（4KB）内容 三.实验步骤及结果 1.查找页目录首地址 以程序WG.exe作为观测对象。 启动WinDbg到内核调试模式，运行程序WG.exe。终断目标机运行，输入命令：kd>!process 发现WG.exe进程正处于运行状态 输入命令： 在KPROCESS中名为DirectoryTableBase的域，对应值为0x9fa6000，即WG.exe进程页目录的物理地址 查看CR3寄存其中的内容，输入命令： CR3寄存其中的值和KPROCESS中记录的页目录基址相同。这是因为在CPU切换执行任务时，其内容要更新为当前进程的页目录基址。2.地址转译过程 假设给定的虚拟地址为0x401001 输入命令： 可以看到： PDE的虚拟地址为C0300004.PTE的虚拟地址为C0001004 最后一行信息“pfn 9e4a---DA--UWEV”表示PDE中的具体内容，9e4a是给定虚拟地址所在页表在内存中对应的物理页号，“---DA—UWEV”是标志信息，“pfn a173----A--UREV”表示PTE中的具体内容，a173是数据页装入内存的物理页号。 将数据页对应的物理页号a173加上业内索引（0x1）即可得到虚拟地址0x401001的物理地址 3.观察系统页表 给定观测虚拟地址为0x80001001 输入命令： 当前正在执行的进程是：WG.exe 输入命令： 得到PDE为C0300800，其对应的物理页号为3b 继续让目标机运行，启动A.exe，然后中断目标机运行。输入命令： 当前正在执行的进程为A.exe 输入命令： PDE信息和对应的物理页号与前面观测到的相同 四.结论 1.数据页对应的物理页号加上相应业内索引即可得到虚拟地址的物理地址 2.不同的进程页目录都指向了相同的系统表页 五.心得体会 在这次上机实验，通过对WinDbg和VPc的调试运用，我熟悉了Windows内存管理器的结构，也认知到Windows如何进行地址转译和转换。对相关的知识也进行了温习，更牢的掌握了相关知识。当然这些还远远不够，我以后还要继续不断努力，去学习了解掌握操作系统的各方面知识。 附录： 1.A.exe代码 #include #define N 1 HANDLE mutexSemaphore;HANDLE synchSemaphore_1;HANDLE synchSemaphore_2; HANDLE mutexDisplay; void Display(char*str,int delayTime){ if(WaitForSingleObject(mutexDisplay,INFINITE)==WAIT_OBJECT_0){ printf(“%snn”,str);ReleaseMutex(mutexDisplay);Sleep(delayTime);} } void useTime(double limit){ for(double i=0;i<=limit;i+=0.001);} void CreateProduct(){ Display(“Creating a production...”,0);useTime(200000);Display(“Creating finished.”,100);} void PutProduct(){ Display(“Putting a production...”,0);useTime(150000);Display(“Putting finished”,100);} void GetProduct(){ Display(“Getting a production...”,0);useTime(100000);Display(“Getting finished.”,100);} void ConsumeProduct(){ Display(“Cosuming a production...”,0);useTime(100000);Display(“Cosuming finished.”,100);} void Producer(){ while(true){ CreateProduct(); if(WaitForSingleObject(synchSemaphore_1,INFINITE)==WAIT_OBJECT_0){ if(WaitForSingleObject(mutexSemaphore,INFINITE)==WAIT_OBJECT_0){ PutProduct();ReleaseSemaphore(mutexSemaphore,1,NULL);} ReleaseSemaphore(synchSemaphore_2,1,NULL);} } } void Consumer(){ while(true){ if(WaitForSingleObject(synchSemaphore_2,INFINITE)==WAIT_OBJECT_0){ if(WaitForSingleObject(mutexSemaphore,INFINITE)==WAIT_OBJECT_0){ GetProduct();ReleaseSemaphore(mutexSemaphore,1,NULL);} ReleaseSemaphore(synchSemaphore_1,1,NULL);} ConsumeProduct();} } int main(){ HANDLE thread[2];DWORD threadID[2]; synchSemaphore_1=CreateSemaphore(NULL,N,N,NULL);synchSemaphore_2=CreateSemaphore(NULL,0,N,NULL);mutexSemaphore=CreateSemaphore(NULL,1,1,NULL); mutexDisplay=CreateMutex(NULL,FALSE,NULL); printf(“Program start.Please use WinDbg to observe main thread.nPress any key to continue...n”);getchar(); thread[0]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Producer),NULL,CREATE_SUSPENDED,&threadID[0]);printf(“A producer was created.Please use WinDbg to observe producer thread.nPress any key to continue...n”);getchar(); thread[1]=CreateThread(NULL,0,(LPTHREAD_START_ROUTINE)(Consumer),NULL,CREATE_SUSPENDED,&threadID[1]);printf(“A Consumer was created.Please use WinDbg to observe Consumer thread.nPress any key to continue...n”);getchar(); printf(“Please select:n[1]Make producer thread runn[2]Make Consumer thread runn”);bool flag=true;bool flag_1=true,flag_2=true;int count=0;while(flag){ if(getchar()=='1'&&flag_1){ ResumeThread(thread[0]);count++;flag_1=false;} else if(getchar()=='2'&&flag_2){ ResumeThread(thread[1]);count++;flag_2=false;} if(count==2)flag=false;} WaitForMultipleObjects(1,thread,TRUE,INFINITE); return 0;} 2.WG.exe代码： #include int main(){ int a=0;printf(“I'm Wangn”);while(true){a++;} }第二篇：操作系统进程调度算法模拟实验报告
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