2016操作系统课程设计指导书v1.doc

操作系统课程设计指导书 操作系统课程组 长春工业大学 2016-10-28 前言 操作系统课程是计算机科学与技术专业以及相关专业的必修课，在课程体系中占有重要地位。操作系统本身具有概念抽象、结构复杂和难于掌握的特点，要想掌握操作系统精髓，不仅要做适量的习题，更重要的是动手设计。通过设计，可以加深对基本原理的理解，激发学习兴趣，增强自信心。 本指导书具有以下特点： ·设计题目难度和容量适中 操作系统课程在一个学期内讲完，课内的设计学时为2周54。按照操作系统的知识体系，需要安排5个设计，这就要求设计既覆盖教学内容，又能在规定学时内做完。本书的设计题目难度和容量适中，能满足设计教学要求。 ·精心设计测试数据、大量使用图表 对每一个设计题目都精心设计了测试数据，并详细地分析程序在该测试数据下运行的正确结果是什么。分析的过程就是对操作系统相关知识的复习过程。在分析过程中大量使用图表，不仅帮助学生一步一步地理解教学内容，而且培养了学生利用形象化方法学习抽象内容的能力。 ·并发程序设计技术贯穿本书 并发程序设计技术是操作系统设计的精髓，也是当今大多数系统软件和应用软件设计的精髓。学生在其他课程中很少有机会训练并发程序设计能力。其它操作系统试验教材对该技术的训练也不充分，只在涉及进程同步的设计中使用。 ·融入软件工程思想 对于每一个设计题目，尽量采用软件工程的原理和方法来分析、设计和实现，从而锻炼学生研制大型软件的能力。 设计1：动态异长分区的存储分配与回收算法。编写一个程序，模拟操作系统对动态异长分区的存储分配与回收算法。 设计2：哲学家就餐问题与死锁。要求学生设计哲学家就餐程序，该程序能演示哲学家死锁情况，也能演示采用死锁预防方法解除死锁的情况。 设计3：假脱机打印程序与虚拟设备。设计一个程序模拟虚拟设备的工作原理。 设计4：读者写者问题与进程同步。要求给出多种解法，包括读者优先、写者优先和无优先的解法。 设计5：索引文件，计算在混合索引文件的组织方式下，一个文件的最大容量。 目 录 课程设计任务书 1 设计1 动态异长分区的存储分配与回收算法 2 设计2 哲学家就餐问题与死锁 24 设计3 假脱机打印程序与虚拟设备 34 设计4 读者/写者问题与进程同步 44 设计5 索引文件 54 附录1 windows API 55 主要参考文献 61 课程设计任务书 课程设计题目：资源管理软件的设计 起止日期：2016.12.19-2016.12.30 设计地点：计算机科学与工程学院机房 设计任务及日程安排： 设计任务： 分析动态异长分区的分配算法，并进行功能扩充； 分析哲学家就餐问题与死锁，并进行功能扩充； 分析假脱机打印程序与虚拟设备，并进行功能扩充； 分析读者/写者问题，并设计新的测试数据进行测试； 编程计算索引文件的最大容量。 说明：第1、4题每位同学必须完成，第2、3、5题任选其二即可。 日程安排： 本次设计共二周时间，日程安排如下： 第1-2天：分析动态异长分区的分配算法，并进行功能扩充，编写设计报告； 第3-4天：完成第一个任选题的分析与功能扩充，编写设计报告； 第5天：第一阶段答辩。 第6-7天：分析读者/写者问题，并设计新的测试数据进行测试，编写设计报告； 第8-9天：完成第二个任选题，编写设计报告； 第10天：第二阶段答辩。 设计报告要求： 每个题目编写一份设计报告，每位同学独立完成。 针对每个题目分析的部分给出算法流程，功能扩充的部分给出算法 流程和源代码。 指导教师安排： 侯秀萍 140401 郑 虹 140402 吕寻才 140403 焦素云 140407 设计1 动态异长分区的存储分配与回收算法 1.1 设计目的 理解存储管理的功能，掌握动态异长分区的存储分配与回收算法。 存储器是计算机系统中的关键资源，存储管理一直是操作系统的最主要功能之一。存储管理既包括内存资源管理，也包括用于实现分级存储体系的外存资源的管理。通常， 内存与外存可采用相同或相似的管理技术，如内存采用段式存储管理，则外存也采用段式存储管理。存储管理需要完成如下功能： 存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充、地址映射。 当一个作业进入内存时，由操作系统将其变为进程,并为进程分配存储空间。进程运行结束时, 由操作系统将其所占用的存储空间收回。 不同的操作系统对内存空间的划分与分配方法是不同的，通常分为两类：静态等长分区的分配和动态异长分区的分配。静态等长分区常用于页式存储管理方式与段页式存储管理方式，存储空间被静态地划分为若干个长度相等的区域，每个区域被称作一个页面。 动态异长分区常用于界地址存储管理方式与段式存储管理方式，存储空间被动态地划分为若干个长