操作系统设计实训-延边大学电子通信实验教学中心.docVIP

操作系统设计实训 实验指导书 编写人：杜忠昀 审核人：朴相范 延边大学工学院 电子信息通信学科 目　 录 一、验证性实验部分 实验一 分析操作系统所面临的操作需求 1 实验二 进程管理 2 二、设计性实验部分 实验三 存储管理 4 实验四 设备管理 5 实验五 文件管理 7 三、创新性实验部分 实验六 模块的集成，书写实训报告 8 实验一分析操作系统所面临的操作需求 一、实验目的 1. 使学生理解操作系统所面临的操作需求。 2. 掌握操作系统中的进程管理、存储管理、设备管理和文件管理等功能。 二、实验仪器及材料 1. PC 2. 模拟操作系统 三、预习要求 1. 操作系统的功能及实现的基本原理。 四、实验内容 1.??? 分析操作系统所面临的操作需求； 2.??? 熟悉实训环境； 3.??? 资料搜集与整理，进行实训的前期准备。 五、实验报告 1. 分析操作系统所面临的操作需求：进程管理、存储管理、设备管理和文件管理，进一步熟悉各模块的工作原理； 2.??? 根据操作需求，进行系统的整体设计，画出系统总体的功能模块图。 3.??? 根据上一步得出的功能模块图，进行资料的搜集与整理，并熟悉实训环境，为之后实训任务的完成打下坚实的基础。 六、思考题 1.????? 操作系统中各模块有怎样的功能？ 2.?????? 它们之间有怎样的联系？ 3.?????? 针对某一特定的应用环境，如何完善操作系统的功能？ 实验二进程管理 一、实验目的 1. 掌握临界区的概念及临界区的设计原则；掌握信号量的概念、PV操作的含义以及应用PV操作实现进程的同步与互斥。 2. 分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法；掌握进程的状态及状态转换；掌握常用的进程调度算法。 二、实验仪器及材料 1. PC 2. 模拟操作系统 三、预习要求 1. 进程同步与互斥的概念及实现方法；进程调度的作用及常用的调度算法。 四、实验内容 1.分析计算机系统中对资源的分配与释放过程：计算机系统中的每个进程都可以消费或生产某类资源。当系统中某一进程使用某一资源时，可以看作是消耗，且该进程称为消费者。而当某个进程释放资源时，则它就相当一个生产者。 2.定义生产者消费者问题中的各数据结构，并初始化信号量； 3.创建生产者与消费者进程，利用信号量实现生产者与消费者之间的同步与互斥；可参考的部分源代码如下： 4.??? 运行并测试程序，运行界面如下图2所示： 图2 生产者与消费者问题程序模拟效果图 5.分析常用的进程调度算法的工作原理，优先级法可被用作业或进程的调度策略。 ?6.高优先权算法的设计。 先读入进程，比较进程的优先级，排列出分配CPU的队列，按时间片分配CPU，一个时间片后，优先级减1，再一次比较优先级，再排分配CPU的队列，按时间片分配CPU，直到进程全部执行完毕。 2.??? 根据操作需求，进行系统的整体设计，画出系统总体的功能模块图。 3.??? 根据上一步得出的功能模块图，进行资料的搜集与整理，并熟悉实训环境，为之后实训任务的完成打下坚实的基础。 六、思考题 1.????? 针对某一具体应用环境，如何选择合适的调度算法？ 实验三存储管理 一、实验目的 1. 掌握物理内存和虚拟内存的基本概念；掌握重定位的基本概念及其要点，理解逻辑地址与绝对地址；掌握各种存储管理的实现方法，包括基本原理、地址变换和缺页中断、主存空间的分配及分配算法；掌握常用淘汰算法。 二、实验仪器及材料 1. PC 2. 模拟操作系统 三、预习要求 1. 常用的存储管理方法及其基本原理；物理内存与虚拟内存、逻辑地址与绝对地址的概念；常用的淘汰算法。 四、实验内容 以先进先出淘汰算法为例说明动态页式存储管理的实现过程： 1.??? 产生一个需要访问的指令地址流，它是一系列需要访问的指令的地址。为不失一般性，你可以适当地（用人工指定地方法或用随机数产生器）生成这个序列，使得 50％的指令是顺序执行的。25％的指令均匀地散布在前地址部分，25％的地址是均匀地散布在后地址部分； 2.??? 指定合适的页面尺寸（例如以 1K或2K为1页）； 　 3.??? 指定内存页表的最大长度，并对页表进行初始化； 4.??? 每访问一个地址时，首先要计算该地址所在的页的页号，然后查页表，判断该页是否在主存——如果该页已在主存，则打印页表情况；如果该页不在主存且页表未满，则调入一页并打印页表情况；如果该页不足主存且页表已满，则按 FIFO页面淘汰算法淘汰一页后调入所需的页，打印页表情况； 逐个地址访问，直到所有地址访问完毕。 5.??? 存储管理算法的流程图。 6.??? 根据上图编写并运行程序。 五、实验报告 1. 编写一个模拟的动态页式存储管理