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《操作系统课程设计》任务书一、课程编号：070006二、适用专业:计算机科学与技术专业三、课程设计学时和学分：学时2周,1学分四、《操作系统课程设计》的目的《操作系统》是一门重要的专业基础课，是涉及较多硬件知识的计算机系统软件课程。在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。操作系统课程设计的主要任务是研究计算机操作系统的基本原理和算法，掌握操作系统的进程管理、存储管理、文件管理和设备管理的基本原理与主要算法。目的是使学生掌握常用操作系统（如DOS、Windows或Linux）的一般管理方法，了解它是如何组织和运作的，对操作系统的核心概念和算法有一个透彻的理解，并对系统运行的机制有一个全面的掌握，从而充分理解系统调用与程序设计之间的关系。五、课程设计的要求1、要求学生已有先导课程《数据结构》和一门高级程序设计语言的基础。2、在两周的课程设计环节，要求学生选择那些最典型的操作系统概念和机制，通过模拟实现的方式来体现操作系统的管理原理与算法，进而深刻理解操作系统的运行机制和数据结构。3、人员、题目分配：各班分成小组，每组2人，每组一题，每班各题目都要选到。每个小组各成员合作完成课程设计，要求自行进行选题的设计、开发、调试与测试,实现课程设计要求的系统功能。4、具体课程设计要求：1）写出本次课程设计，小组中2名成员的分工2）写出操作系统设计各个阶段的详细设计报告；3）能够实现课程设计目标，根据选题内容设计出软件的结构和功能，写出系统的主要功能和使用说明；4）设计有效的测试方法与测试数据，提交可运行的软件系统：最终的软件对问题的描述应正确无误，运行稳定、可靠，界面友好；5）对于不同算法的比较应提供直观的性能分析方法及数据，写入课程设计文档内；6）根据以上内容，提交如下材料：a.源程序、b.执行程序、c.课程设计报告。以班级为单位集中上交刻录光盘，每组学生一个文件夹（文件夹命名方式：学生1学号_名字+学生2学号_名字），课程设计报告需提交纸质文稿。7）开发环境与语言可自行选择，VisualVC++6.0、VB、Delphi7、PowerBuild9.0、VisualStudio.NET、GCC等.8)每组2名同学共同进行10分钟的报告和答辩，讲解设计方案，演示系统运行。课程设计提交时间：周四全天、五上午8：00～17：50，要求当场进行系统演示，并提交一份完整的打印的文档。六、成绩评定通过进度检查、设计答辩和报告评审了解学生的设计水平，根据任务完成的情况，设计报告的质量，系统运行状态及平时讨论和设计的积极程度全面准确评定成绩。评定的主要参考依据有:1、选题难度。2、系统功能的完成程度（功能、界面、特色、编程量、可用性）。3、设计报告的质量。4、上机检查结果和答辩情况。5、平时检查情况。课程设计成绩将以五级制形式进行评定，其标准如下：1、优秀：软件运行正确无误，稳定可靠，界面友好新颖（图形界面），有交互性，各种文档齐全、详细、准确。2、良好：软件运行正确无误，稳定可靠，界面友好，各种文档齐全、准确。3、中等：问题描述正确，界面尚可接受。各种文档齐全、准确。4、及格：问题描述正确，各种文档齐备。5、不及格：有下列问题之一：问题描述有误；文档不齐；软件运行有错误；没有按时完成；课程设计有抄袭或是雷同情况。七、课程设计报告格式见后面附页。青岛理工大学操作系统课程设计报告院（系）：计算机工程学院专业：计算机科学与技术班级：＿＿学生姓名：＿＿学号：＿＿题目：＿＿＿＿＿＿＿＿＿起迄日期:＿2016.07.XX-2016.07.XX＿＿＿设计地点:现代教育中心303指导教师:2015—2016年度第2学期完成日期:2016年7月XX日封面填写说明：专业各个班级按实际专业填写：计算机科学与技术、软件工程、网络工程；封面上分别列出小组内二名成员的姓名与学号；设计地点，按专业分别填写：计算303、软件305、网络307）指导教师：由各专业自行安排，1-2名老师指导一个班级说明：1．红色字说明，最终报告须删除这部分；2．蓝色字的说明，是要用自己所做的具体内容替换的部分。一、课程设计目的（标题宋体加粗四号）正文（宋体五号），单倍行间距，段前段后均设置为0行。进行操作系统课程设计主要是在学习操作系统课程的基础上，在完成操作系统各部分实验的基础上，对操作系统的整体进行一个模拟，通过实践加深对各个部分的管理功能的认识，还能进一步分析各个部分之间的联系，最后达到对完整系统的理解。同时，可以提高运用操作系统知识解决实际问题的能力；锻炼实际的编程能力、创新能力及团队组织、协作开发软件的能力；还能提高调查研究、查阅技术文献、资料以及编写软件设计文档的能力。二、课程设计内容及小组成员分工模拟一种多任务（或多用户）（多道）批处理操作系统（包含处理器管理、存储管理、文件管理、进程管理、设备管理、作业管理）。描述小组各成员在本次课程设计三、系统分析与设计1、系统分析即需求分析的内容，功能需求（系统实现的功能描述）与数据需求（有哪些输入，会生产哪些输出结果，以数据流图的形式表示出来）设计中所用到的重要数据结构或抽象数据类型的说明，以及在关键算法中的作用。例如，在银行家算法通用演示程序中，available：系统中可用资源向量、max：每个进程对资源的最大需求、need（每个进程对资源的需求）……，这些数据结构就是属于重要数据结构。2、系统设计：系统设计方案（概要设计）3、模块设计：即详细设计包括：各程序模块之间的层次(调用)关系、主程序和其他子模块的算法，以流程图的形式表示。本小节内所有的图均要求用Visio或Word进行绘制，不允许用bmp或其他格式的图片。绘图内文字均采用宋体五号（如果图比较大，排版不好看的话，可以根据需要缩小字体），单倍行间距，段前段后均设置为0行。四、系统测试与调试分析1、系统测试测试方法：黑盒、白盒等测试技术：单元测试、功能测试、场景测试测试数据：有实际意义的一些测试用例，如下面所列的“读者-写者”问题的测试用例描述。测试报告：必须包含最终测试结果：列出你的测试结果，包括输入和输出。报告这部分的撰写统一采用黑盒测试的方法，用测试用例证明你所要设计的功能和算法的正确性。测试说明测试名称采用读写平等的策略演示“读者-写者”问题测试目的验证算法是按照读写平等的策略实现“读者-写者”的读写测试技术功能测试测试方法黑盒测试法测试用例测试内容读写平等的策略测试数据“读者-写者”到达序列为：R1,R2,W1,R3,R4,W2（其中R表示读者，W表示写者）预期结果“读者-写者”读写顺序应该为：R1,R2,W1,R3,R4,W2测试结果与预期相符预期结果分析如下：进程行为S=1rmutex=1wmutex=1readcount=0备注R1到达S=0S=1rmutex=0rmutex=1wmutex=0readcount=1第一个读者执行/就绪R2到达S=0S=1rmutex=0rmutex=1readcount=2执行/就绪W1到达S=0阻塞1第一个写者R3到达阻塞1R4到达阻塞2W2到达阻塞3R1离开rmutex=0rmutex=1readcount=1R2离开rmutex=0wmutex=1readcount=0负责唤醒W1rmutex=1W1被唤醒wmutex=0执行/就绪W1离开S=1wmutex=1负责唤醒R32、调试分析：调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的回顾讨论和分析等。五、用户手册1、使用平台是什么？下载网址？2、是否需要安装？如需要安装，如何安装？3、说明如何使用你编写的程序，详细列出每一步的具体操作步骤。这里可以有适当的运行结果抓图。用户手册与开发过程无关，只与使用有关，必须是StepbyStep的。所有运行结果截图均要求有实际数据的内容，截图尺寸要求按页宽排版两张大小，且要求有每张图下面有规范的标题。如：图1：系统登录界面。六、程序清单列出主要/关键算法的程序清单，要求加上详细的程序注释（函数体/过程注释，与语句行注释）七、参考文献[1]汤子瀛编著，《计算机操作系统（修订版）》，西安电子科技大学出版社，2001年不少于5条，可以是书籍、论文、网络资料（给出网址）八、课程设计评价（由任课教师填写）课程设计评价学生成绩：教师：学生成绩：年月日附件1：由指导教师提供的题目选题一：动态资源分配算法演示程序1、设计目的：主要用于解决多种临界资源被多个独立执行的进程动态申请使用的安全算法。银行家算法采用矩阵存储资源的数据，通过对系统资源预分配后检查系统状态，以避免死锁的产生。2、设计要求：1)在程序中有专门的初始化模块，在每次运行时可以对资源种类、数目以及初始进程数目进行设定，在资源分配过程中可以随时增加进程及其对资源的最大需求（运行时增加的进程Allocation的值不允许设定，自动设定为0）2)可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行资源种类、数目与进程数的初始化3)进程可随时申请资源，如果合理，可用系统资源能够满足其申请，系统将根据进程的申请自动进行安全状态检测，如果不会使系统进入不安全状态，则予以分配，否则拒绝分配，并给出相应的警告。4)进程满足所有资源分配后能够自行释放所持有的资源，退出资源竞争5)要求进行安全性检查时按指定策略顺序进行，即按每个进程当前Need数由小至大进行排序，如果Need数相同，则按序号由小至大进行排序；6)在运行过程中可以增加进程，只需要提供其Max的值，，可以动态进行资源的申请。7)具有一定的数据容错性选题二：通用处理机调度演示程序1、设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个，也就是能运行的进程数大于处理机个数，为了使系统中的进程有条不紊地工作，必须选用某种调度策略，在一定的时机选择一个进程占有处理机。要求学生设计一个模拟处理机调度算法，以巩固和加深处理机调度的概念。2、设计要求（多道、单处理机）：1)进程调度算法包括：时间片轮转算法、先来先服务算法、抢占式短作业优先算法、非抢占式短作业优先算法、静态优先权优先调度算法、高响应比调度算法2)每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。3)进程数、进入内存时间、要求服务时间、作业大小、优先级等均可以在界面上设定4)可读取样例数据（要求存放在外部文件中）进行进程数、进入内存时间、时间片长度、作业大小、进程优先级的初始化5)可以在运行中显示各进程的状态：就绪、执行（由于不要求设置互斥资源与进程间的同步关系，故只有两种状态）6)采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相应的阻塞队列7)有性能比较功能，可比较同一组数据在不同调度算法下的平均周转时间8)具有一定的数据容错性选题三：采用时间片轮转算法的进程调度程序1、设计目的：在多道程序和多任务系统中，系统内同时处于就绪状态的进程可能有若干个，且进程之间也存在着同步与互斥的关系，要求采用指定的调度策略，使系统中的进程有条不紊地工作，通过观察诸进程的运行过程，以巩固和加深处理机调度的概念。2、设计要求（多道、单处理机）：1)每一个进程有一个PCB，其内容可以根据具体情况设定。2)可以在界面设定的互斥资源（包括两种：输入设备与输出设备）的数目3)进程数、进入内存时间、要求服务时间可以在界面上进行设定4)进程之间存在一定的同步与互斥关系，可以通过界面进行设定，其表示方法如下：进程的服务时间由三段组成：I2C10O5（表示进程的服务时间由2个时间片的输入，10个时间片的计算，5个时间片的输出）进程间的同步关系用一个段表示：W2，表示该进程先要等待P2进程执行结束后才可以运行因此，进程间的同步与互斥关系、服务时间可以统一用四段表示为：I2C10O5W25)可以在运行中显示各进程的状态：就绪、阻塞、执行6)采用可视化界面，可在进程调度过程中随时暂停调度，查看当前进程的状态以及相应的阻塞队列7)具有一定的数据容