操作系统实验答案
部分实验答案
第三部分操作系统实验指导
实验3 指导
[实验内容]
1．进程的创建
〈任务〉
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；父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
〈程序〉
#include<>
main()
{
int p1,p2;
if(p1=fork()) /*子进程创建成功*/
putchar('b');
else
{
if(p2=fork()) /*子进程创建成功*/
putchar('c');
else putchar('a'); /*父进程执行*/
}
}
<运行结果>
bca(有时会出现abc的任意的排列)
分析：从进程执行并发来看，输出abc的排列都是有可能的。
原因：fork()创建进程所需的时间虽然可能多于输出一个字符的时间，但各个进程的时间片的获得却不是一定是顺序的，所以输出abc的排列都是有可能的。
2．进程的控制
<任务>
修改已编写好的程序，将每个程序的输出由单个字符改为一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析其原因。如果在程序中使用系统调用lockf()来给每个程序加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
〈程序1〉
#include<>
main()
{
for(i=0;i<500;i++)
printf("parent%d\n",i);
wait(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit(0);
}
else
{
if(p2=fork())
{
for(i=0;i<500;i++)
printf("son %d\n",i);
wait(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit(0); /*向父进程信号0且该进程推出*/
}
else
{
for(i=0;i<500;i++)
printf(“grandchild %d\n",i);
exit(0);
}
}
}
〈运行结果〉
parent….
son…
grandchild…
grandchild…
或grandchild
…son
…grandchild
…son
…parent
分析：由于函数printf()输出的字符串之间不会被中断，因此,每个字符串内部的字符顺序输出时不变。但是, 由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题，输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。这与打印单字符的结果相同。
〈程序2〉
#include<>
main()
{
int p1,p2,i;
if(p1=fork())
{
lockf(1,1,0);
wait(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit(0);
}
else
{
if(p2=fork())
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<500;i++)
printf("son %d\n",i);
lockf(1,0,0);
wait(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit(0);
}
else
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<500;i++)
printf("daughter %d\n",i);
lockf(1,0,0);
exit(0);
}
}
}
<运行结果〉
输出parent块,son块,grandchild块的顺序可能不同，但是每个块的输出过程不会被打断。
分析：因为上述程序执行时，lockf(1,1,0)锁定标准输出设备，lockf(1,0,0)解锁标准输出设备，在lockf(1,1,0)与lockf(1,0,0)中间的for循环输出不会被中断，加锁与不加锁效果不相同。
3．软中断通信
〈任务1〉
编制一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止：
child process1 is killed by parent!
child process2 is killed by parent!
父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止：
parent process is killed!
<程序流程图>
〈程序〉
#include<>
#include<>
#include<>
void waiting(),stop(),alarming(); int wait_mark;
int p1,p2;
if(p1=fork()) /*创建子进程p1*/
{
if(p2=fork()) /*创建子进程p2*/
{
wait_mark=1;
signal(SIGINT,stop); /*接收到^c信号，转stop*/
signal(SIGALRM,alarming);/*接受SIGALRM
waiting();
kill(p1,16); /*向p1发软中断信号16*/
kill(p2,17); /*向p2发软中断信号17*/
wait(0); /*同步*/
wait(0);
printf("parent process is killed!\n");
exit(0);
}
else
{
wait_mark=1;
signal(17,stop);
signal(SIGINT,SIG_IGN); /*忽略^c信号*/
while (wait_mark!=0);
lockf(1,1,0);
printf("child process2 is killed by parent!\n");
lockf(1,0,0);
exit(0);
}
}
else
{
wait_mark=1;
signal(16,stop);
signal(SIGINT,SIG_IGN); /*忽略^c信号*/
while (wait_mark!=0)
lockf(1,1,0);
printf("child process1 is killed by parent!\n");
lockf(1,0,0);
exit(0);
}
}
if (wait_mark!=0)
kill(getpid(),SIGALRM);
}
void alarming()
{
wait_mark=0;
}
void stop()
{
wait_mark=0;
}
<运行结果>
不做任何操作等待五秒钟父进程回在子进程县推出后退出，并打印退出的顺序；或者点击ctrl+C后程序退出并打印退出的顺序。
〈任务2〉
在上面的任务1中，增加语句signal(SIGINT,SIG_IGN)和语句signal(SIGQUIT,SIG_IGN)，观察执行结果，并分析原因。这里，signal(SIGINT,SIG_IGN)和signal(SIGQUIT,SIG_IGN)分别为忽略键信号以及忽略中断信号。
<程序>
#include<>
#include<>
#include<>
int pid1,pid2;
int EndFlag=0;
int pf1=0;
int pf2=0;
void IntDelete()
{
kill(pid1,16);
kill(pid2,17);
}
void Int1()
{
printf("child process 1 is killed !by parent\n");
exit(0);
}
void Int2()
{
printf("child process 2 is killed !by parent\n");
main()
{
int exitpid;
if(pid1=fork())
{
if(pid2=fork())
{
signal(SIGINT,IntDelete);
waitpid(-1,&exitpid,0);
waitpid(-1,&exitpid,0);
printf("parent process is killed\n");
exit(0);
}
else
{
signal(SIGINT,SIG_IGN);
signal(17,Int2);
pause();
}
}
else
{
signal(SIGINT,SIG_IGN);
signal(16,Int1);
pause();
}
}
〈运行结果〉
请读者将上述程序输入计算机后，执行并观察。
3．进程的管道通信
〈任务〉
编制一段程序，实现进程的管道通信。使用系统调用pipe()建立一条管道线。两个子进程p1和p2分别向通道个写一句话：
child1 process is sending message!
child2 process is sending message!
而父进程则从管道中读出来自两个进程的信息，显示在屏幕上。
〈程序〉
#include <>
#include <>
#include <>
int pid1,pid2;
main( )
{
while ((pid1=fork( ))==-1);
if(pid1==0)
{
lockf(fd[1],1,0);
sprintf(outpipe,"child 1 process is sending message!");
/*把串放入数组outpipe中*/
write(fd[1],outpipe,50); /*向管道写长为50字节的串*/
sleep(5); /*自我阻塞5秒*/
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
while((pid2=fork( ))==-1);
if(pid2==0)
{
lockf(fd[1],1,0); /*互斥*/
sprintf(outpipe,"child 2 process is sending message!");
write(fd[1],outpipe,50);
sleep(5);
lockf(fd[1],0,0);
exit(0);
}
else
{
wait(0); /*同步*/
read(fd[0],inpipe,50); /*从管道中读长为50字节的串*/
printf("%s\n",inpipe);
wait(0);
read(fd[0],inpipe,50);
printf("%s\n",inpipe);
exit(0);
}
}
}
〈运行结果〉
延迟5秒后显示:
child1 process is sending message!
再延迟5秒:
child2 process is sending message!
〈分析〉
请读者自行完成。
<思考>
1、程序中的sleep(5)起什么作用
2、子进程1和2为什么也能对管道进行操作
[实验内容]
1 消息的创建，发送和接收
〈任务〉
使用系统调用msgget( ), megsnd( ), msgrev( )及msgctl()编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。〈程序设计〉
（1）为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后fork( )两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。
（2）SERVER端建立一个Key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER 。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。
（3）CLIENT端使用Key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，既是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。
（4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
〈程序〉
#include <>
#include
#include
#include
#define MSGKEY 75 /*定义关键词MEGKEY*/
struct msgform /*消息结构*/
{
long mtype;
char mtexe[100]; /*文本长度*/
}msg;
int msgqid,i;
void CLIENT( )
{
int i;
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT);
for(i=10;i>=1;i--)
{
=i;
printf("(client)sent\n");
msgsnd(msgqid,&msg,1030,0); /*发送消息msg入msgid消息队列*/ }
exit(0);
}
void SERVER( )
{
msgqid=msgget(MSGKEY,0777|IPC_CREAT); /*由关键字获得消息队列*/
do
{
msgrcv(msgqid,&msg,1030,0,0); /*从队列msgid接受消息msg*/
}
main()
{
if(fork())
{
SERVER();
wait(0);
}
else CLIENT( );
}
<结果>
从理想的结果来说，应当是每当Client发送一个消息后，server接收该消息，Client再发送下一条。也就是说“(Client)sent”和“(server)received”的字样应该在屏幕上交替出现。实际的结果大多是，先由Client 发送两条消息，然后Server接收一条消息。此后Client
Server交替发送和接收消息.最后一次接收两条消息. Client 和Server 分别发送和接收了10条消息,与预期设想一致
<分析>
message的传送和控制并不保证完全同步,当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠,造成上面现象,在多次send message 后才receive message.这一点有助于理解消息转送的实现机理.
2.共享存储区的创建,附接和断接
<任务>
使用系统调用shmget(),sgmat(),smgdt(),shmctl()编制一个与上述功能相同的程序.
<程序设计>
(1)为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后fork( )两个子进程，SERVER
和CLIENT，进行通信。
(2)SERVER端建立一个KEY为75的共享区,并将第一个字节置为-1.作为数据空的标志.等待其他进程发来的消息.当该字节的值发生变化时,表示收到了该消息,进行处理.然后再次把它的值设为-1.如果遇到的值为0,则视为结束信号,取消该队列,并退出每接收到一次数据后显示”(server)received”.
(3)CLIENT端建立一个为75的共享区,当共享取得第一个字节为-1时, Server端空闲,可发送请求. CLIENT 随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后, CLIENT 退出. CLIENT每发送一次数据后显示”(client)sent”.
(4)父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束.
<程序>
#include
#include
#include
#define SHMKEY 75 /*定义共享区关键词*/
int shmid,i;
{
int i;
shmid=shmget(SHMKEY,1024, 0777|IPC_CREAT); /*获取共享区，长度1024，关键词SHMKEY*/ addr=shmat(shmid,0,0); /*共享区起始地址为addr*/
for(i=9;i>=0;i--)
{
while(*addr!= -1);
printf("(client)sent\n"); /*打印（client）sent*/
*addr=i; /*把i赋给addr*/
}
exit(0);
}
SERVER()
{
do
{
while(*addr = =-1);
printf("(server)received\n%d",*addr); /*服务进程使用共享区*/
if(*addr!=0)
*addr=-1;
} while(*addr);
wait(0);
shmctl(shmid,IPC_RMID,0);
}
main()
{
shmid=shmget(SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT); /*创建共享区*/
addr=shmat(shmid,0,0); /*共享区起始地址为addr*/
*addr=-1;
if(fork())
{
SERVER();
}
else
{
CLIENT();
}
}
<结果〉
运行的结果和预想的完全一样。但在运行的过程中，发现每当client发送一次数据后，server要等大约秒才有响应。同样，之后client又需要等待大约秒才发送下一个数据。
<分析〉
出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题。当client端发送了数据后，并没有任何措施通知server
3 比较两种消息通信机制中的数据传输的时间
由于两种机制实现的机理和用处都不一样，难以直接进行时间上的比较。如果比较其性能，应更加全面的分析。
(1)消息队列的建立比共享区的设立消耗的资源少.前者只是一个软件上设定的问题,后者需要对硬件操
作,实现内存的映像,当然控制起来比前者复杂.如果每次都重新进行队列或共享的建立,共享区的设立没有什么优势。
(2)当消息队列和共享区建立好后,共享区的数据传输,受到了系统硬件的支持,不耗费多余的资源;而消
息传递,由软件进行控制和实现,需要消耗一定的CPU资源.从这个意义上讲,共享区更适合频繁和大量的数据传输.
(3)消息的传递,自身就带有同步的控制.当等到消息的时候,进程进入睡眠状态,不再消耗CPU资源.而共
享队列如果不借助其他机制进行同步,接受数据的一方必须进行不断的查询,白白浪费了大量的CPU 资源.可见消息方式的使用更加灵活.
实验5指导
[实验内容]
<任务>
设计一个虚拟存储区和内存工作区,并使用下列算法计算访问命中率.
（1）进先出的算法（FIFO）
（2）最近最少使用的算法（LRU）
（3）最佳淘汰算法(OPT)
（4）最少访问页面算法(LFU)
（5）最近最不经常使用算法(NUR)
命中率=(1-页面失效次数)/页地址流长度
<程序设计〉
本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即首先用srand()和rand()函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。相关定义如下：
1 数据结构
(1)页面类型
typedef struct{
int pn,pfn,counter,time;
}pl-type;
其中pn 为页号,pfn为面号, counter为一个周期内访问该页面的次数, time为访问时间.
(2) 页面控制结构
pfc-struct{
int pn,pfn;
struct pfc_struct *next;
}
typedef struct pfc_struct pfc_type;
pfc_type pfc_struct[total_vp],*freepf_head,*busypf_head;
pfc_type *busypf_tail;
其中pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构,
*freepf_head为空页面头的指针,
（1）Void initialize( ):初始化函数,给每个相关的页面赋值.
（2）Void FIFO( ):计算使用FIFO算法时的命中率.
（3）Void LRU( ):计算使用LRU算法时的命中率.
（4）Void OPT( ):计算使用OPT算法时的命中率.
（5）Void LFU( ):计算使用LFU算法时的命中率.
（6）Void NUR( ):计算使用NUR算法时的命中率.
3.变量定义
(1)int a[total_instruction]: 指令流数据组.
(2)int page[total_instruction]: 每条指令所属的页号.
(3)int offset[total_instruction]: 每页装入10条指令后取模运算页号偏移值.
(4)int total_pf: 用户进程的内存页面数.
(5)int disaffect: 页面失效次数.
4.程序参考源码及结果
<程序>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
#define INVALID -1
#define NULL 0
#define total_instruction 320 /*指令流长*/
#define total_vp 32 /*虚页长*/
#define clear_period 50 /*清0周期*/
typedef struct /*页面结构*/
{
int pn; fn=INVALID; /*置页面控制结构中的页号，页面为空*/ pl[i].counter=0; /*页面控制结构中的访问次数为0*/
pl[i].time=-1; /*访问的时间*/
}
for(i=0;i { pfc[i].next=&pfc[i+1]; pfc[i].pfn=i; } pfc[total_pf-1].next=NULL; pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1; freepf_head=&pfc[0]; /*空页面队列的头指针为pfc[0]*/ return 0; } int FIFO(int total_pf) /*先进先出算法total_pf:用户进程的内存页面数*/ { int i,j; for(i=0;i { if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect+=1; /*失效次数*/ if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { p=busypf_head->next; pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; freepf_head=busypf_head; /*释放忙页面队列的第一个页面*/ freepf_head->next=NULL; /*表明还是缺页*/ busypf_head=p; } p=freepf_head->next; freepf_head->pn=page[i]; pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head->next=NULL; /*使busy的尾为null*/ if(busypf_tail==NULL) { busypf_tail=busypf_head=freepf_head; } else { busypf_tail->next=freepf_head; busypf_tail=freepf_head; } freepf_head=p; } } printf("FIFO:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320); return 0; int LRU (int total_pf) /*最近最久未使用算法least recently used*/ { int min,minj,i,j,present_time; /*minj为最小值下标*/ initialize(total_pf); present_time=0; for(i=0;i { if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { min=32767; /*设置最大值*/ { min=pl[j].time; minj=j; } } freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn]; fn=INVALID; pl[minj].time=0; freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; ime=present_time; freepf_head=freepf_head->next; ime=present_time; 6.4ffn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { cont_flag=TRUE; old_dp=dp; while(cont_flag) { if(pl[dp].counter==0&&pl[dp].pfn!=INVALID) cont_flag=FALSE; else { dp++; if(dp==total_vp) dp=0; if(dp==old_dp) for(j=0;j pl[j].counter=0; } } freepf_head=&pfc[pl[dp].pfn]; pl[dp].pfn=INVALID; freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head->pn=page[i]; freepf_head=freepf_head->next; } for(j=0;j pl[j].counter=0; } printf("NUR:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320); return 0; } int OPT(int total_pf) /*最佳置换算法*/ { int i,j, max,maxpage,d,dist[total_vp]; pfc_type *t; initialize(total_pf); for(i=0;i { if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { for(j=0;j { if(pl[j].pfn!=INVALID) dist[j]=32767; else dist[j]=0; } for(j=0;j { if((pl[j].pfn!=INVALID)&&(dist[j]==32767)) { dist[j]=j; } } max=0; for(j=0;j if(max { max=dist[j]; maxpage=j; } freepf_head=&pfc[pl[maxpage].pfn]; freepf_head->next=NULL; pl[maxpage].pfn=INVALID; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; printf("OPT:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320); return 0; } /*该算法时根据已知的预测未知的，least frequency Used是最不经常使用置换法*/ int LFU(int total_pf) { int i,j,min,minpage; pfc_type *t; initialize(total_pf); for(i=0;i { if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*页面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*无空闲页面*/ { min=32767; /*获取counter的使用用频率最小的内存*/ for(j=0;j { if(min>pl[j].counter&&pl[j].pfn!=INVALID) { min=pl[j].counter; minpage=j; } } freepf_head=&pfc[pl[minpage].pfn]; pl[minpage].pfn=INVALID; pl[minpage].counter=0; freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; ounter++; freepf_head=freepf_head->next; ounter; pl[page[i]].counter=pl[page[i]].counter+1; } } printf("LFU:%6.4f\n",1-(float)diseffect/320); return 0; } <结果一：〉 4 page framesFIFO::::: 5 page framesFIFO::::: 6 page framesFIFO::::: 7 page framesFIFO::::: 8 page framesFIFO::::: 14 page framesFIFO::::: 15 page framesFIFO::::: 16 page framesFIFO::::: 17 page framesFIFO::::: 18 page framesFIFO::::: 19 page framesFIFO::::: 20 page framesFIFO::::: 21 page framesFIFO::::: 22 page framesFIFO::::: 23 page framesFIFO::::: 24 page framesFIFO::::: 25 page framesFIFO::::: 26 page framesFIFO::::: 27 page framesFIFO::::: 28 page framesFIFO::::: 29 page framesFIFO::::: 30 page framesFIFO::::: 31 page framesFIFO::::: 32 page framesFIFO::::: <分析> 从上述结果可知，在内存页面数较少（4~5页）时，五种算法的命中率差别不大，都是30%左右。在内存页面为7~18个页面之间时，5种算法的访内命中率大致在35%~60%之间变化。但是，FIFO算法与OPT 算法之间的差别一般在6~10个百分点左右。在内存页面为25~32个页面时，由于用户进程的所有指令基本上都已装入内存，使命中率增加，从而算法之间的差别不大。 比较上述5种算法，以OPT算法的命中率最高，NUR算法次之，再就是LFU算法和LRU算法，其次是FIFO算法。就本问题，在15页之前，FIFO的命中率比LRU的高。 <结果二：> 4 page framesFIFO::::: 5 page framesFIFO::::: 6 page framesFIFO::::: 7 page framesFIFO::::: 8 page framesFIFO::::: 9 page framesFIFO::::: 10 page framesFIFO::::: 11 page framesFIFO::::: 12 page framesFIFO::::: 13 page framesFIFO::::: 14 page framesFIFO::::: 15 page framesFIFO::::: 16 page framesFIFO::::: 17 page framesFIFO::::: 18 page framesFIFO::::: 19 page framesFIFO::::: 25 page framesFIFO::::: 26 page framesFIFO::::: 27 page framesFIFO::::: 28 page framesFIFO::::: 29 page framesFIFO::::: 30 page framesFIFO::::: 31 page framesFIFO::::: 32 page framesFIFO::::: <分析> 从结果可以看出，FIFO的命中率竟然比OPT的还高。至于为什么，请探讨。 实验6指导 [实验内容] <任务> 为Linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： 1.可以实现下列几条命令： login用户登录 dir 列目录 create创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 2．列目录时要列出文件名，物理地址，保护码和文件长度 3．源文件可以进行读写保护 <程序设计> (1)设计思想 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。对这些内容感兴趣的读者，可以在本系统的程序基础上进行扩充。 (2)主要数据结构 a)I节点 struct inode{ struct inode *i_forw; struct inode *i_back; char I_flag; unsigned int i_into; /*磁盘i节点标号*/ unsigned int i_count; /*引用计数*/ unsigned short di_number; /*关联文件书，当为0时，则删除该文件*/ unsigned short di_mode; /*存取权限*/ Unsigned int di_addr[NADDR]; /*物理块号*/ b) 磁盘i结点 Struct dinode { unsigned short di_number; /*关联文件数*/ unsigned short di_mode; /*存取权限*/ unsigned short di_uid; unsigned short di_gid; unsigned long di_size; /*文件大小*/ unsigned int di_addr[NADDR]; /*物理块号*/ c)目录项结构 Struct direct { char d_name[DIRSIZ]; /*目录名*/ unsigned int d_ino; /*目录号*/ } d)超级块 Struct filsys { unsigned short s_isize; /*i节点块块数*/ unsigned long s_fsize; /*数据块块数*/ unsigned int s_nfree; /*空闲块块数*/ unsigned short s_pfree; /*空闲块指针*/ unsigned int s_free[NICFREE]; /*空闲块堆栈*/ unsigned int s_ninode; /*空闲i节点数*/ unsigned short s_pinode; /*空闲i节点指针*/ unsigned int s_inode[NICINOD]; /*空闲i节点数组*/ unsigned int s_rinode; /*铭记i节点*/ char s_fmod; /*超级块修改标志*/ }; e)用户密码 Struct pwd { unsigned short P_uid; unsigned short P_gid; char passward[PWOSIZ]; } f) 目录 Struct dir 中南大学信息科学与工程学院实验报告 姓名：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310 指导老师：宋虹 目录 课程设计内容 ----------------------------------- 3 uC/OS操作系统简介 ------------------------------------ 3 uC/OS操作系统的组成 ------------------------------ 3 uC/OS操作系统功能作用 ---------------------------- 4 uC/OS文件系统的建立 ---------------------------- 6 文件系统设计的原则 ------------------------------6 文件系统的层次结构和功能模块 ---------------------6 文件系统的详细设计 -------------------------------- 8 文件系统核心代码 --------------------------------- 9 课程设计感想 ------------------------------------- 11 附录-------------------------------------------------- 12 课程设计内容 在uC/OS操作系统中增加一个简单的文件系统。 要求如下： (1)熟悉并分析uc/os操作系统 (2)设计并实现一个简单的文件系统 (3)可以是存放在内存的虚拟文件系统，也可以是存放在磁盘的实际文件系统 (4)编写测试代码，测试对文件的相关操作：建立，读写等 课程设计目的 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。 本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。 I．uC/OS操作系统简介 μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全 可以由用户自己根据需要分别实现。 uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。 uC/OS操作系统的组成 μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。如下图： 实验报告撰写要求实验报告要求具有以下内容： 一、实验目的 二、实验内容 三、实验要求 四、算法流程图 五、给出测试数据及运行结果 六、实验体会或对改进实验的建议 实验1 进程调度（2学时） 一、实验目的 通过实验加强对进程调度算法的理解和掌握。 二、实验内容 编写程序实现基于优先级的时间片轮转调度算法。 三、实验要求 1、假定系统有5个进程，每个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的结构如下图1.1所示： 图1.1 其中： 进程名：作为进程的标识，假设五个进程的进程名分别为p1，p2，p3， p4，p5。 指针：进程按顺序排成循环链表，用指针指出下一个进程的进程控制块首地址，最后一个进程中的指针指出第一个进程的进程控制块首地址。 要求运行时间：假设进程需要运行的单位时间数。 已运行时间：假设进程已经运行的单位时间数，初值为0。 状态：可假设有两种状态，就绪状态和结束状态。进程的初始状态都为就绪状态。 2、每次运行所设计的处理器调度程序调度进程之前，为每个进程随机确定它的要求运行时间。 3、此程序是模拟处理器调度，因此，被选中的进程并不实际启动运行，而是执行 已运行时间+1 来模拟进程的一次运行，表示进程已经运行过一个单位时间。 4、在所设计的程序中应有显示语句，能显示每次被选中的进程名以及运行一次后进程队列的变化。 实验2 银行家算法（2学时） 一、实验目的 理解银行家算法，掌握进程安全性检查的方法及资源分配的方法。 二、实验内容 编写程序实现银行家算法，并验证程序的正确性。 三、实验要求 编制模拟银行家算法的程序，并以下面给出的例子验证所编写的程序的正确性。 例子：某系统有A、B、C、D 4类资源共5个进程（P0、P1、P2、P3、P4）共享，各进程对资源的需求和分配情况如下表所示。 现在系统中A、B、C、D 4类资源分别还剩1、5、2、0个，请按 计算机操作系统实验报告 实验内容： P、V原语的模拟实现 实验类型：验证型 指导教师：毕国堂 专业班级： 姓名： 学号： 实验地点：东6E507 实验时间：2017/10/23 一、实验目的 1.理解信号量相关理论 2.掌握记录型信号量结构 3.掌握P、V原语实现机制 二、实验内容 1.输入给定的代码 2.进行功能测试并得出证正确结果 三、实验要求 1.分析signal和wait函数功能模块 ●Signal函数 在进行资源增加时，首先判断增加的资源是否存在，如果不存在则报错 并结束函数；如果存在则将需要增加的资源数量加一，然后再判断增加 后的资源数是否大于0，如果大于0则表示之前等待队列为空，没有需 要分配的进程；如果增加后的资源不大于0，表示之前等待队列中存在 进程，则将队首的进程取出并将资源分给该进程。 ●Wait 函数 在执行wait函数时，先判断请求的资源和进程是否存在，如果不存在则 报错提示；如果存在则将对应资源的资源数减一，然后判断减少后的资 源数是否小于0，如果小于0，表示该资源等待队列为空，可直接将资源 分配给请求的进程；如果不小于0则表示之前资源的等待队列不为空， 则将请求的进程插在等待队列最后。 2.画出signal和wait函数流程图 3.撰写实验报告 四、实验设备 1.PC机1台安装visual c++ 6.0 五、测试 1.首先将所有的资源分配完 2.这时再请求资源时就会出现等待现象 3.此时增加一个资源s0，则进程1对s0的等待结束直接获取资源s0 4.当再增加资源s0、s1时则进程1也结束对资源s1的等待，并且s0资源 为有空闲状态 六、实验思考 1.如何修改wait操作，使之能一次申请多个信号量？ wait函数传入一个进程号和多个资源名，在wait函数中使用循环依 实时操作系统课程实验报告 专业：通信1001 学号：3100601025 姓名：陈治州 完成时间：2013年6月11日 实验简易电饭煲的模拟 一．实验目的： 掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，基于多任务的模式的编程方法。锻炼综合应用多任务机制，任务间的通信机制，内存管理等的能力。 二．实验要求： 1.按“S”开机，系统进入待机状态，时间区域显示当前北京时间，默认模式“煮饭”; 2.按“C”选择模式，即在“煮饭”、“煮粥”和“煮面”模式中循环选择； 3.按“B”开始执行模式命令，“开始”状态选中，时间区域开始倒计时，倒计时完成后进入“保温”状态，同时该状态显示选中，时间区域显示保温时间； 4.按“Q”取消当前工作状态，系统进入待机状态，时间区域显示北京时间，模式为当前模式； 5.按“X”退出系统，时间区域不显示。 6.煮饭时长为30，煮粥时长为50，煮面时长为40. 三．实验设计： 1.设计思路： 以老师所给的五个程序为基础，看懂每个实验之后，对borlandc的操作有了大概的认识，重点以第五个实验Task_EX为框架，利用其中界面显示与按键扫描以及做出相应的响应，对应实现此次实验所需要的功能。 本次实验分为界面显示、按键查询与响应、切换功能、时钟显示与倒计时模块，综合在一起实验所需功能。 2.模块划分图： （1）界面显示： Main（） Taskstart（） Taskstartdispinit（） 在TaskStartDispInit()函数中，使用PC_DispStr()函数画出界面。 （2）按键查询与响应： Main（） Taskstart（） 在TaskStart()函数中，用if (PC_GetKey(&key) == TRUE)判断是否有按键输入。然后根据key 的值，判断输入的按键是哪一个；在响应中用switch语句来执行对应按键的响应。 （3）切换功能： l计数“C”按 键的次数 M=l%3 Switch(m) M=0，1，2对应于煮饭，煮粥，煮面，然后使用PC_DispStr()函数在选择的选项前画上“@”指示，同时，在其余两项钱画上“”以“擦出”之前画下的“@”，注意l自增。 四.主要代码： #include "stdio.h" #include "includes.h" #include "time.h" #include "dos.h" #include "sys/types.h" #include "stdlib.h" #define TASK_STK_SIZE 512 #define N_TASKS 2 OS_STK TaskStk[N_TASKS][TASK_STK_SIZE]; OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE]; INT8U TaskData[N_TASKS]; 课程设计(综合实验)报告( 2015 -- 2016 年度第 1 学期) 名称：操作系统综合实验 题目：oslab综合实验 院系：计算机系 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数：分散进行 成绩： 日期：2015 年10 月29 日 实验1 实验环境的使用 一、综合实验的目的与要求 熟悉操作系统集成实验环境OS Lab 的基本使用方法。 练习编译、调试EOS 操作系统内核以及EOS 应用程序。 二、实验正文 1.启动 OS Lab 2.1 执行项目 Windows 控制台窗口内容显示 2.2 调试项目 2.2.1 使用断点中断执行 2.2.2 单步调试 2.2.2 .3单步调试结果显示： 练习使用“逐语句”功能和“跳出”功能 2.2.3 查看变量的值 快速监视 添加监视 2.2.4 调用堆栈 调用堆栈显示内容 进入Func 函数 双击 main 函数所在的行表示此函数是当前调用堆栈中的活动函数。 3 新建EOS 内核项目 4 EOS 应用程序项目的生成和调试 4.1 新建EOS 应用程序项目 4.2 调试项目 添加断点后单步调试结果显示 4.3 查看软盘镜像文件中的内容 4.4修改EOS 应用程序项目名称 5 退出OS Lab 6 保存EOS 内核项目 三、综合实验总结或结论 思考与练习： 1.在哪些情况下应该使用“逐过程”调试，在哪些情况下应该使用“逐语句”调试。 答：逐语句为每执行一行语句，如果碰到函数调用它就会进入到函数里面。而逐过程碰到函数时不进入函数，把函数调用当成一条语句去执行。 2. 生成EOS SDK 文件夹的目的和作用。明白文件夹的组织结构和各个文件的来源和作用。查看EOS 应用程序包含了SDK 文件夹中的哪些头文件，是如何包含的？ （1）EOS SDK为应用程序调用系统API提供服务，可作为用户编程中使用的工具包集合。（2）其主要包括INC头文件LIB文件夹、导入库文件和BIN文件夹、动态链接库、可执行程序、二进制文件。 （3）包含的头文件有:eos.h负责导出API函数,eosdef.h声明负责导出函数类型的定 义,error.h负责导出错误码。 （4）EOS应用程序在项目的头文件中只是包含了eos.h文件，在eos.h文件中又包含了eosdef.h和error.h文件。 实验 2 操作系统的启动 一、综合实验的目的与要求 跟踪调试 EOS 在 PC 机上从加电复位到成功启动全过程，了解操作系统的启动过程。 查看 EOS 启动后的状态和行为，理解操作系统启动后的工作方式。 二、实验正文 1. 准备实验 新建一个 EOS Kernel 项目。打开boot.asm 和loader.asm 两个汇编文件。生成项目。找到loader.bin 文件，记录下此文件的大小 1566 字节。 2 调试 EOS 操作系统的启动过程 2.1 使用 Bochs 做为远程目标机 找到“远程目标机”属性，将此属性值修改为“BochsDebug” 2.2 调试 BIOS 程序 2.2.1在 Console 窗口中输入调试命令 sreg 后按回车，其中 CS 寄存器信息行中的 “ s=0xf000”表示 CS 寄存器的值为 0xf000。 2.2.2 输入调试命令 r 后按回车，显示当前 CPU 中各个通用寄存器的值。其中 “ rip:0x00000000:0000fff0”表示 IP 寄存器的值为 0xfff0。 2.2.3输入调试命令 xp /1024b 0x0000，查看开始的 1024 个字节的物理内存。在 Console 中输出的这1K 物理内存的值都为 0，说明 BIOS 中断向量表还没有被加载到此处。 2.2.4输入调试命令 xp /512b 0x7c00，查看软盘引导扇区应该被加载到的内存位置。输出的内存值都为 0，说明软盘引导扇区还没有被加载到此处。 广州大学学生实验报告 1、实验目的 1.1、掌握进程的概念，明确进程的含义 1.2、认识并了解并发执行的实质 2.1、掌握进程另外的创建方法 2.2、熟悉进程的睡眠、同步、撤消等进程控制方法 3.1、进一步认识并发执行的实质 3.2、分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法 4.1、了解守护进程 5.1、了解什么是信号 5.2、INUX系统中进程之间软中断通信的基本原理 6.1、了解什么是管道 6.2、熟悉UNIX/LINUX支持的管道通信方式 7.1、了解什么是消息 7.2、熟悉消息传送的机理 8.1、了解和熟悉共享存储机制 二、实验内容 1.1、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。 1.2、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。 2.1、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 2.2、利用wait( )来控制进程执行顺序 3.1、修改实验（一）中的程序2，用lockf( )来给每一个进程加锁，以实现进程之间的互斥 3.2、观察并分析出现的现象 4.1、写一个使用守护进程(daemon)的程序，来实现： 创建一个日志文件/var/log/Mydaemon.log ； 每分钟都向其中写入一个时间戳(使用time_t的格式) ； 5.1、用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按^c键）；捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止： Child process1 is killed by parent! Child process2 is killed by parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止： Parent process is killed! 5.2、用软中断通信实现进程同步的机理 重庆大学 学生实验报告 实验课程名称操作系统原理 开课实验室DS1501 学院软件学院年级2013专业班软件工程2 班学生姓名胡其友学号20131802 开课时间2015至2016学年第一学期 总成绩 教师签名洪明坚 软件学院制 《操作系统原理》实验报告 开课实验室：年月日学院软件学院年级、专业、班2013级软件工 程2班 姓名胡其友成绩 课程名称操作系统原理 实验项目 名称 指导教师洪明坚 教师 评语教师签名：洪明坚年月日 1．实验目的： ?进入实验环境 –双击expenv/setvars.bat ?检出（checkout）EPOS的源代码 –svn checkout https://www.docsj.com/doc/b719059856.html,/svn/epos ?编译及运行 –cd epos/app –make run ?清除所有的临时文件 –make clean ?调试 –make debug ?在“Bochs Enhanced Debugger”中，输入“quit”退出调试 –调试指令，请看附录A 2．实验内容： ?编写系统调用“time_t time(time_t *loc)” –功能描述 ?返回从格林尼治时间1970年1月1日午夜起所经过的秒数。如果指针loc 非NULL，则返回值也被填到loc所指向的内存位置 –数据类型time_t其实就是long ?typedef long time_t; 3．实验步骤： ?Kernel space –K1、在machdep.c中，编写系统调用的实现函数“time_t sys_time()”，计算用户秒数。需要用到 ?变量g_startup_time，它记录了EPOS启动时，距离格林尼治时间1970年1午夜的秒数 ?变量g_timer_ticks 操作系统实验题目及实验 报告要求 Prepared on 21 November 2021 实验报告实验课程：操作系统实验 学生姓名：王桥 学号： 24 专业班级：计科123班 2014年 6月3 日 目录 一、实验一 (1) 二、实验二 (7) 三、实验三 (21) 四、实验四 (28) 五、实验五 (33) 南昌大学实验报告 ---（1）操作系统安装及其接口环境 学生姓名：王桥学号： 24 专业班级：计科123班 实验类型：■验证□综合□设计□创新实验日期：实验成绩： 一、实验目的 熟悉Windows1（执行程序） 2．模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者——消费者问题。 模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者——消费者问题。 [提示]： (1) PV操作同步机构，由P操作原语和V操作原语组成，它们的定义如下： P操作原语P(s)：将信号量s减去1，若结果小于0，则执行原语的进程被置成等待信号量s的状态。 V操作原语V(s)：将信号量s加1，若结果不大于0，则释放一个等待信号量s的进程。 这两条原语是如下的两个过程： procedure p (var s: semaphore); begin s:=s-1; if s<0 then W(s) end {p} procedure v (var s: semaphore); begin s: =s+1; if s<=0 then R(s) end {V} 其中W(s)表示将调用过程的进程置为等待信号量s的状态；R(s)表示释放一个等待信号量s的进程。 在系统初始化时应把semaphore定义为某个类型，为简单起见，在模拟实验中可把上述的semaphore直接改成integer。 （2）生产者——消费者问题。 假定有一个生产者和消费者，生产者每次生产一件产品，并把生产的产品存入共享缓冲器以供消费者取走使用。消费者每次从缓冲器内取出一件产品去消费。禁止生产者将产品放入已满的缓冲器内，禁止消费者从空缓冲器内取产品。假定缓冲器内可同时存放10件产品。那么，用PV操作来实现生产者和消费者之间的同步，生产者和消费者两个进程的程序如下： B:array [0..9] of products; s 1,s 2 : semaphore; IN, out; integer; IN:=0;out:=0; 学生学号 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称 计算机操作系统 开 课 学 院 计算机科学与技术学院 指导老师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级 2016 — 2017 学年第一学期 实验三 内存管理 一、设计目的、功能与要求 1、实验目的 掌握内存管理的相关内容，对内存的分配和回收有深入的理解。 2、实现功能 模拟实现内存管理机制 3、具体要求 任选一种计算机高级语言编程实现 选择一种内存管理方案：动态分区式、请求页式、段式、段页式等 能够输入给定的内存大小，进程的个数，每个进程所需内存空间的大小等 能够选择分配、回收操作 内购显示进程在内存的储存地址、大小等 显示每次完成内存分配或回收后内存空间的使用情况 二、问题描述 所谓分区，是把内存分为一些大小相等或不等的分区，除操作系统占用一个分区外，其余分区用来存放进程的程序和数据。本次实验中才用动态分区法，也就是在作业的处理过程中划分内存的区域，根据需要确定大小。 动态分区的分配算法：首先从可用表/自由链中找到一个足以容纳该作业的可用空白区，如果这个空白区比需求大，则将它分为两个部分，一部分成为已分配区，剩下部分仍为空白区。最后修改可用表或自由链，并回送一个所分配区的序号或该分区的起始地址。 最先适应法：按分区的起始地址的递增次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 最佳适应法：按照分区大小的递增次序，查找，找到符合要求的第一个分区。 最坏适应法：按分区大小的递减次序，从头查找，找到符合要求的第一个分区。 三、数据结构及功能设计 1、数据结构 定义空闲分区结构体，用来保存内存中空闲分区的情况。其中size属性表示空闲分区的大小，start_addr表示空闲分区首地址，next指针指向下一个空闲分区。 //空闲分区 typedef struct Free_Block { int size; int start_addr; struct Free_Block *next; } Free_Block; Free_Block *free_block; 定义已分配的内存空间的结构体，用来保存已经被进程占用了内存空间的情况。其中pid作为该被分配分区的编号，用于在释放该内存空间时便于查找。size表示分区的大小，start_addr表示分区的起始地址，process_name存放进程名称，next指针指向下一个分区。 //已分配分区的结构体 typedef struct Allocate_Block { int pid; int size; int start_addr; char process_name[PROCESS_NAME_LEN]; struct Allocate_Block *next; } Allocate_Block; 2、模块说明 2.1 初始化模块 对内存空间进行初始化，初始情况内存空间为空，但是要设置内存的最大容量，该内存空间的首地址，以便之后新建进程的过程中使用。当空闲分区初始化 《操作系统原理》实验报告 实验项目名称:模拟使用银行家算法判断系统的状态 一、实验目的 银行家算法是操作系统中避免死锁的算法，本实验通过对银行家算法的模拟，加强对操作系统中死锁的认识，以及如何寻找到一个安全序列解除死锁。 二、实验环境 1、硬件：笔记本。 2、软件：Windows 7 , Eclipse。 三、实验内容 1.把输入资源初始化，形成资源分配表； 2.设计银行家算法，输入一个进程的资源请求，按银行家算法步骤进行检查； 3.设计安全性算法，检查某时刻系统是否安全； 4.设计显示函数，显示资源分配表，安全分配序列。 四、数据处理与实验结果 1.资源分配表由进程数组，Max，Allocation，Need，Available 5个数组组成； 实验采用数据为下表： 2.系统总体结构，即菜单选项，如下图 实验的流程图。如下图 3.实验过程及结果如下图所示 1.首先输入进程数和资源类型及各进程的最大需求量 2.输入各进程的占有量及目前系统的可用资源数量 3.初始化后，系统资源的需求和分配表 4.判断线程是否安全 5.对线程进行死锁判断 五、实验过程分析 在实验过程中，遇到了不少问题，比如算法无法回滚操作，程序一旦执行，必须直接运行到单个任务结束为止，即使产生了错误，也必须等到该项任务结束才可以去选择别的操作。但总之，实验还是完满的完成了。 六、实验总结 通过实验使我对以前所学过的基础知识加以巩固，也对操作系统中抽象理论知识加以理解，例如使用Java语言来实现银行家算法，在这个过程中更进一步了解了银行家算法，通过清晰字符界面能进行操作。不过不足之处就是界面略显简洁，对于一个没有操作过计算机的人来说，用起来可能还是有些难懂。所以，以后会对界面以及功能进行完善，做到人人都可以看懂的算法。 ???VxWorks 偠 ? Laboratory Tutorial for Embedded Real ˉtime Operating System VxWorks ?? ? ? ? ? ? ? 2003 10 ???VxWorks 偠 ? ? 1 ???? (1) 1.1 ?? (1) 1.2 ??? (7) 2 ? MPC860 (16) 3 ???VxWorks ? ? Tornado (25) 3.1 ???VxWorks (25) 3.2 Tornado? ? (43) 4 VxWorks?BootRom (48) 5 偠 (55) 5.1 偠??Tornado??? (55) 5.2 偠?? ??? ? ? (74) 5.3 偠?? ? ? ?? (78) 5.4 偠 ?? ??? (101) 5.5 偠?? ?????? ?? (110) 5.6 偠 ? ?????? ?? (116) ? A hwa-xpc860 偠 (120) 1 ???? ?? ?? 催? ?? ??? ?? ? ? ?? ??Ё?????? ? ?? ?? ? ? ?? ?? (Embebdded computer) Ё??? ?? ? ??? ⑤?20??60 ?? ????? ? ????? ? 1.1.1 ???? ??? ?? ? Н? ??? ????? ?? ?? ???? ???? ?? ?? ?? ?? ???? ??? ????? ? ?????BIOS? ? ? ???? ?催 ? ? ? ㄝ???? ? ??? ? ? ? ?????????? ???? ?? ? ? ? ? ???? ?? ? ? ???? ?ㄝ???? ???? ??? ? ? ??? ? ???? ? ? ?? ㄝ ?? ? ??? ? ?? ? (control)???Mointer) ??(Managemet)ㄝ ?? 1.1.2 ? ?????? ? ? 1.1. 2.1 ? ?? ? ?? ??4?? ? 1? ? ? ? ?? ? ? ???Ё ????? ???? ?? ? ? ?? ?2? ? ??? ?? ?????? ? ????? ??? 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Ё??∴??? ?? ?? ?? ? mW??uW??1.1.2.2 ? ???? ???? ?? ?? ? ? ?? ? ??? ?? ? ? ? ? ???1000 ??????? 30 ?? ? 实验三进程与线程 问题： 进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的独立单位，具有动态性、并发性、独立性、异步性和交互性。然而程序是静态的，并且进程与程序的组成不同，进程＝程序＋数据＋PCB，进程的存在是暂时的，程序的存在是永久的；一个程序可以对应多个进程，一个进程可以包含多个程序。当操作系统引入线程的概念后，进程是操作系统独立分配资源的单位，线程成为系统调度的单位，与同一个进程中的其他线程共享程序空间。 本次实验主要的目的是： （1）理解进程的独立空间； （2）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； （3）进一步认识并发执行的实质； （4）了解红帽子（Linux）系统中进程通信的基本原理。 （5）理解线程的相关概念。 要求： 1、请查阅资料，掌握进程的概念，同时掌握进程创建和构造的相关知识和线程创建和 构造的相关知识，了解C语言程序编写的相关知识； （1）进程： 进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。进程的概念主要有两点：第一，进程是一个实体。每一个进程都有它自己的地址空间，一般情况下，包括文本区域（text region）、数据区域（data region）和堆栈（stack region）。文本区域存储处理器执行的代码；数据区域存储变量和进程执行期间使用的动态分配的内 存；堆栈区域存储着活动过程调用的指令和本地变量。第二，进程是一个“执行中的程序”。程序是一个没有生命的实体，只有处理器赋予程序生命时（操作系统执行之），它才能成为一个活动的实体，我们称其为进程。 （2）进程的创建和构造: 进程简单来说就是在操作系统中运行的程序，它是操作系统资源管理的最小单位。但是进程是一个动态的实体，它是程序的一次执行过程。进程和程序的区别在于：进程是动态的，程序是静态的，进程是运行中的程序，而程序是一些保存在硬盘上的可执行代码。新的进程通过克隆旧的程序（当前进程）而建立。fork() 和clone()（对于线程）系统调用可用来建立新的进程。 （3）线程的创建和构造： 线程也称做轻量级进程。就像进程一样，线程在程序中是独立的、并发的执行路径，每个线程有它自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量。但是，与独立的进程相比，进程中的线程之间的独立程度要小。它们共享内存、文件句柄和其他每个进程应有的状态。 线程的出现也并不是为了取代进程，而是对进程的功能作了扩展。进程可以支持多个线程，它们看似同时执行，但相互之间并不同步。一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象。尽管这让线程之间共享信息变得更容易，但你必须小心，确保它们不会妨碍同一进程里的其他线程。 线程与进程相似，是一段完成某个特定功能的代码，是程序中单个顺序的流控制，但与进程不同的是，同类的多个线程是共享同一块内存空间和一组系统资源的，而线程本身的数据通常只有微处理器的寄存器数据，以及一个供程序执行时使用的堆栈。所以系统在产生一个线程，或者在各个线程之间切换时，负担要比进程小得多，正因如此，线程也被称为轻型进程（light-weight process）。一个进程中可以包含多个线程。 2、理解进程的独立空间的实验内容及步骤 实验五：管道通信 实验内容: 1.阅读以下程序： #include 2.阅读以下程序： #include 操作系统实验心得 每一次课程设计度让我学到了在平时课堂不可能学到的东西。所以我对每一次课程设计的机会都非常珍惜。不一定我的课程设计能够完成得有多么完美，但是我总是很投入的去研究去学习。所以在这两周的课设中，熬了2个通宵，生物钟也严重错乱了。但是每完成一个任务我都兴奋不已。一开始任务是任务，到后面任务就成了自己的作品了。总体而言我的课设算是达到了老师的基本要求。总结一下有以下体会。 1、网络真的很强大，用在学习上将是一个非常高效的助手。几乎所有的资料都能够在网上找到。从linux虚拟机的安装，到linux的各种基本命令操作，再到gtk的图形函数，最后到文件系统的详细解析。这些都能在网上找到。也因为这样，整个课程设计下来，我浏览的相关网页已经超过了100个（不完全统计）。当然网上的东西很乱很杂，自己要能够学会筛选。不能决定对或错的，有个很简单的方法就是去尝试。就拿第二个实验来说，编译内核有很多项小操作，这些小操作错了一项就可能会导致编译的失败，而这又是非常要花时间的，我用的虚拟机，编译一次接近3小时。所以要非常的谨慎，尽量少出差错，节省时间。多找个几个参照资料，相互比较，慢慢研究，最后才能事半功倍。 2、同学间的讨论，这是很重要的。老师毕竟比较忙。对于课程设计最大的讨论伴侣应该是同学了。能和学长学姐讨论当然再好不过了，没有这个机会的话，和自己班上同学讨论也是能够受益匪浅的。 大家都在研究同样的问题，讨论起来，更能够把思路理清楚，相互帮助，可以大大提高效率。 3、敢于攻坚，越是难的问题，越是要有挑战的心理。这样就能够达到废寝忘食的境界。当然这也是不提倡熬夜的，毕竟有了精力才能够打持久战。但是做课设一定要有状态，能够在吃饭，睡觉，上厕所都想着要解决的问题，这样你不成功都难。 4、最好在做课设的过程中能够有记录的习惯，这样在写实验报告时能够比较完整的回忆起中间遇到的各种问题。比如当时我遇到我以前从未遇到的段错误的问题，让我都不知道从何下手。在经过大量的资料查阅之后，我对段错误有了一定的了解，并且能够用相应的办法来解决。 在编程中以下几类做法容易导致段错误,基本是是错误地使用指针引起的 1)访问系统数据区，尤其是往系统保护的内存地址写数据，最常见就是给一个指针以0地址 2)内存越界(数组越界，变量类型不一致等) 访问到不属于你的内存区域 3）其他 例如： <1>定义了指针后记得初始化，在使用的时候记得判断是否为 null <2>在使用数组的时候是否被初始化，数组下标是否越界，数组元素是否存在等 <3>在变量处理的时候变量的格式控制是否合理等 一、选择题 1．下列不是Linux操作系统特点的是（） A.开放性 B.良好的用户界面 C.良好的可移植性 D.单用户 2．在Linux系统中最高目录是（） A．我的计算机 B．C：\ C．/ D. home 3．可以代替任意单个字符的通配符是（）。 A．? B．# C．@ D．* 4．可以代替任意字符的通配符是（）。 A．? B．# C．@ D．* 4．telnet 命令的功能是（） A．远程执行命令 B．传输信息C．远程登录 D．查看网络状态 5．常见的Linux发布版本很多，下列不是Linux发布版本的是（） A．Red Hat Linux B．红旗Linux C．Fedora Core D．X-Window 6．怎样更改一个文件的权限设置？（） A.attrib B.chmod C.change D.file 7．Linux操作系统中下面哪条命令可以把f1.txt复制为f2.txt? ( ) A. cp f1.txt f2.txt B. cat f1.txt f2.txt C. mv f1.txt f2.txt D. copy f1.txt f2.txt 8.设char dat[10],从键盘输入字符串的输入语句是：( ) A. scanf(“%d”,dat); B. scanf(“%s”,dat); C. scanf(“%d”,&dat); D. scanf(“%c”,dat); 9.让父进程等待子进程结束的函数是( ) A.exit(0); B.sleep(1) C.wait(0); D._exit(0); 10. 对标准输出设备（显示器）加锁的函数是( ) A.lockf(1,1,0);; B.lockf(1,0,0); C.lockf(1,0,1);; D.lockf(1,1,1); 11. 对标准输出设备（显示器）解锁的函数是( ) A.lockf(1,1,0);; B.lockf(1,0,0); C.lockf(1,0,1);; D.lockf(1,1,1); 12. linux系统中，预置当接收到软中断信号16跳转到func函数的命令是（） A. signal(16,func) B. signal(func,16) C. kill(pid,17) D. kill(17,func) 13. linux系统中，消息队列通信中发送消息的系统调用格式是（） A. msgsnd(msgqid,msfp,size,flag) B. msgqid=msgget(key,flag) C.msgrcv(msgqid,msfp,size,type,flag) D. msgctl(msgqid,IPC_RMID,0); 14. linux系统c语言编程中，让进程暂停6秒钟的命令是（） A．wait(60) B．wait(0) C．sleep(6) D．sleep(60) 15. linux系统中，让后台运行的PID为1223的进程暂停的命令是（） A. kill –CONT 1223 B. kill –STOP 1223 C. kill –KILL 1223 D. kill –EXIT 1223 二、填空 1)linux系统中删除当前目录下的非空子目录/dir1的命令：__rm –r /dir1____ 2)Windows系统中远程登录Linux系统的命令：__telnet ____ 3)linux系统中，显示当前目录所有文件的许可权、拥有者、文件大小、修改 青岛理工大学课程实验报告 算法描述及实验步骤 功能：共享存储区的附接。从逻辑上将一个共享存储区附接到进程的虚拟地址空间上。用于建立调用进程与由标识符shmid指定的共享内存对象之间的连接。 系统调用格式：virtaddr=shmat(shmid,addr,flag) 该函数使用头文件如下： #include 调 试 过 程 及 实 验 结 果 运行： 运行后： 总 结 （对实验结果进行分析，问题回答，实验心得体会及改进意见） 虽然对pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、 shmdt()、shmctl()的功能和实现过程有所了解，但是运用还是不熟练，过去没 见过，所以运行了一个简单的程序。 利用管道机制、消息缓冲队列、共享存储区机制进行进程间的通信，加深了对 其了解。 （1）管道通信机制，同步的实现过程：当写进程把一定数量的数据写入pipe， 便去睡眠等待，直到读进程取走数据后，再把它唤醒。当读进程读一空pipe 时，也应睡眠等待，直到写进程将数据写入管道后，才将之唤醒，从而实现进 程的同步。 管道通信的特点：A管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通 信时，需要建立起两个管道；B. 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲 缘关系的进程）；C.单独构成一种独立的文件系统：管道对于管道两端的进程而 《计算机操作系统》实验报告 教师： 学号： 姓名： 2012年3月6日 计算机学院 实验题目：请求页式存储管理(三) ----------------------------------------------------------------------------- 实验环境：VC6.0++ 实验目的：学生应独立地用高级语言编写几个常用的存储分配算法，并设计一个存储管理的模拟程序，对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的了解。实验内容： （1）编制和调试示例给出的请求页式存储管理程序，并使其投入运行。 （2）增加1～2种已学过的淘汰算法，计算它们的页面访问命中率。试用各种算法的命中率加以比较分析。（增加了FIFO） 操作过程： (1)产生随机数 (2)输入PageSize(页面大小1 /2/4/8 K) (pageno[i]=int(a[i]/1024)+1) (3)菜单选择 (4)OPT/ LRU/FIFO演示（pagesize=1K） (5) 过程说明（PAGESIZE = 4K ） OPT ：最佳置换算法（淘汰的页面是以后永不使用，或许是在最长时间内不再被访问的页面） //在Table 表中如果未找到，记录每个元素需要找的长度 //全部table 中元素找完长度，然后进行比较，找出最大的，进行淘汰 int max=0; int out; for(k=0;k嵌入式操作系统实验报告
操作系统实验题目2
操作系统实验三
实时操作系统报告
操作系统实验报告 附思考题
操作系统实验实验1
操作系统实验报告一
操作系统实验题目及实验报告要求
操作系统实验之内存管理实验报告
操作系统实验报告
嵌入式实时操作系统vxworks实验教程[1]
计算机操作系统实验四
操作系统实验报告_实验五
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操作系统实验四
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