操作系统应用设计方案实验指导.docVIP

计算机类实验系列自编教材 操作系统应用设计实验指导 张莉 编 武汉大学珞珈学院 计算机科学系 二0一三 年 四 月 前 言 操作系统是计算机系统的核心，《操作系统》课程是计算机科学与技术专业的重要必修课。本课程的目的是使学生掌握现代计算机操作系统的基本原理、基本设计方法及实现技术，具有分析现行操作系统和设计、开发实际操作系统的基本能力。 操作系统应用设计是操作系统课程的重要组成部分，属于学科基础实验范畴。作为与相关教学内容配合的实践性教学环节，应在操作系统理论课教学过程中开设。 操作系统是计算机科学与技术专业、软件工程等专业必修的专业基础课程，其配套实验课操作系统应用设计的作用是：理解操作系统的设计和实现思路，掌握典型算法。学生应具有高级语言编程能力、具有数据结构等基础知识。 操作系统应用设计实验指导共有六个实验项目。其中，实验一是处理器调度实验；实验二是银行家算法模拟；实验三是分区存储管理算法模拟；实验四是分页存储管理算法模拟；实验五是请求页式存储管理算法模拟；实验六是磁盘存储空间的分配和回收。 这本操作系统应用设计实验指导书是在近几年来的教学实验基础上编写的。参考了有关操作系统实验的实验指导，在此向有关编者表示感谢，同时本指导书仅供内部学生学习使用。 由于时间仓促，编者水平有限，不足之处在所难免，恳请读者批评指正。 编 者 张莉 二0一三年四月目 录 实验一 处理器调度实验 1 实验二 银行家算法模拟 5 实验三 分区存储管理算法模拟 8 实验四 分页存储管理算法模拟 12 实验五 请求页式存储管理算法模拟 14 实验六 磁盘存储空间的分配和回收 16 附 录 22 一 参考实例 22 二 实验报告格式 42 实验一 处理器调度实验 实验内容：选择一个调度算法，实现处理器调度。 实验目的：在采用多道程序设计的系统中，往往若干个进程同时处于就绪状态。当就绪进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定那些进程优先占有处理器。本实习模拟在单处理器情况下的处理器调度，加深了解处理器调度的工作。 实验题目：本实验有两题，可任选一题。 第一题：设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序。 [提示]： 假定系统有5个进程，每个进程用一个PCB来代表。PCB的格式为： 进程名、指针、要求运行时间、优先数、状态。 进程名——P1~P5。 指针——按优先数的大小把5个进程连成队列，用指针指出下一个进程PCB的首地址。 要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。 优先数——赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行。 状态——假设两种状态，就绪，用R表示，和结束，用E表示。初始状态都为就绪状态。如图1.1所示。 进程名 指针 要求运行时间 优先数 状态 图1.1 进程控制块结构 (2) 每次运行之前，为每个进程任意确定它的“优先数”和“要求运行时间”。 (3) 为了调度方便，把五个进程按给定的优先数从大到小连成队列。用一单元指出队首进程，用指针指出队列的连接情况。 例如，当前轮到P2执行，则如下图1.2所示。 队首标志 K2 K1 P1 K2 P2 K3 P3 K4 P4 K5 P5 0 K4 K5 K3 K1 2 3 1 2 4 1 5 3 4 2 R R R R R PCB1 PCB2 PCB3 PCB4 PCB5 图1.2 PCB队列 (4) 处理器总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行1次，优先数减1，要求运行时间减1。由于本实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行： 优先数-1 要求运行时间-1 来模拟进程的一次运行。 提醒注意的是：在实际的系统中，当一个进程被选中运行时，必须恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行结束。在这里省去了这些工作。 (5) 进程运行一次后，若要求运行时间不等于0，则将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；否则，将状态改为“结束” （E），退出队列。 (6) 若就绪队列为空，结束，否则，重复上面（4）和（5）的步骤，直到所有进程都成为“结束”状态。 (7) 在所设计的程序中应有显示或打印语句，能显示或打印每次被选中进程的进程名以及运行一次后进程队列的变化。 (8) 为五个进程