计算机操作系统实验指导书

LIAOCHENGUNIVERSITY计算机操作系统实验指导书聊城大学计算机学院聊城大学计算机学院聊城大学计算机学院聊城大学计算机学院2011年年年年3月月月月《计算机操作系统》课程实验指导书I目录《计算机操作系统》课程实验教学大纲.......................1实验一单处理器系统的进程调度...........................3基本信息........................................................3实验目的........................................................3实验内容........................................................3实验原理及设计..................................................3实验条件........................................................5实验过程........................................................5实验要求........................................................8思考题..........................................................8实验二动态资源分配实验.................................8基本信息........................................................8实验目的........................................................8实验内容........................................................8实验原理及设计..................................................8实验条件.......................................................10实验过程.......................................................12实验要求.......................................................17思考题.........................................................18实验三请求页式存储管理................................18基本信息.......................................................18实验目的.......................................................18实验内容.......................................................18实验原理及设计.................................................18实验条件.......................................................21实验过程.......................................................21实验要求.......................................................22思考题.........................................................23《计算机操作系统》课程实验指导书1《《《《计算机计算机计算机计算机操作系统操作系统操作系统操作系统》》》》课程实验教学大纲课程实验教学大纲课程实验教学大纲课程实验教学大纲课程名称课程名称课程名称课程名称：：：：计算机操作系统英文名称英文名称英文名称英文名称：：：：ComputerOperatingSystems设置形式：非独立设课课程模块：专业核心课实验课性质：专业实验课程编号：509311课程负责人：姜华大纲主撰人：姜华大纲审核人：左风朝一一一一、、、、学时学时学时学时、、、、学学学学分分分分课程总学时：78实验学时：16课程学分：4二二二二、、、、适用专业及年级适用专业及年级适用专业及年级适用专业及年级计算机科学与技术、软件工程、网络工程专业二、三年级三三三三、、、、课程目标与基本要求课程目标与基本要求课程目标与基本要求课程目标与基本要求操作系统是计算机教学中最重要的环节之一，也是计算机及其相关专业学生的一门重要的专业课程。操作系统课程主要内容包括：进程管理、处理机调度与死锁、存储管理、设备管理、文件系统、操作系统接口、网络操作系统、操作系统安全性以及Unix系统内核结构。由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。要学好这门课程，必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果。课程目标课程目标课程目标课程目标:培养学生的系统程序设计能力，是操作系统课程的一个非常重要的环节。通过操作系统上机实验，可以培养学生程序设计的方法和技巧，提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力，加深对操作系统课程的理解。使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能，具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。基本要求基本要求基本要求基本要求:1．通过对操作系统中经典算法的模拟，是学生深入理解算法的实现和应用，了解操作系统在计算机系统中的作用，培养学生在实验过程中发现问题、分析问题和解决问题的能力。2．掌握系统程序设计的基本方法和有关开发环境的使用。通过实验着重培养学生阅读参考资料、算法分析和设计、程序调试、处理实验数据以及分析与总结实验结果等方面的能力。3．通过实验加深对计算机操作系统原理的理解，培养实事求是、踏实细致、严肃认真的科学态度和克服困难、坚韧不拔的工作作风，以及科学、良好的实验素质和习惯。四四四四、、、、主要仪器设备主要仪器设备主要仪器设备主要仪器设备硬件：台式计算机；软件：C、C++环境。五五五五、、、、实验项目及教学安排实验项目及教学安排实验项目及教学安排实验项目及教学安排序序序序号号号号实验项目名称实验项目名称实验项目名称实验项目名称实验基本方法和内容实验基本方法和内容实验基本方法和内容实验基本方法和内容项目项目项目项目学时学时学时学时项目项目项目项目类型类型类型类型每组每组每组每组人人人人数数数数教学教学教学教学要求要求要求要求1进程调度实验用C/C＋＋编写和调试单处理器进程调度的模拟程序，观察调度过程，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。4设计型1必修2资源管理实验用C/C++编写和调试系统动态分配资源的简单模拟程序，采用银行家算法，有效地防止和避免死锁的发生。6设计型1必修《计算机操作系统》课程实验指导书23存储器管理实验用C/C++编写和调试虚拟内存管理的模拟程序，通过虚存管理的地址转换过程和各种页面淘汰算法的编程实现，加深对存储管理方案的理解。6综合型1必修六六六六、、、、考核方式及成绩评定考核方式及成绩评定考核方式及成绩评定考核方式及成绩评定认真学习教学过程中讲授的与实验相关的内容，提前做好实验预习。按实验指导书要求事先编好程序；准备好需要输入的中间数据；估计可能出现的问题；预计可能得到的运行结果。做到在每个实验前明确实验目的、掌握实验的基本内容及操作方法；在实验中正确使用实验设备，认真观察、分析实验结果；实验后要根据要求做好总结，上交实验报告。根据学生实验出勤情况、实验态度、实验报告成绩等评定实验成绩。实验报告（含实验理论）占实验成绩的60%—40%，实验技能（含实验态度）占实验成绩的40%—60%。各次实验成绩的平均值为最终实验成绩，占该课程考核总成绩的20％—30%。七七七七、、、、实验教科书实验教科书实验教科书实验教科书、、、、参考书参考书参考书参考书1111．．．．实验教科书实验教科书实验教科书实验教科书自编实验指导书。2222．．．．实验参考书实验参考书实验参考书实验参考书郁红英、李春强，计算机操作系统实验指导，清华大学出版社，2008.9《计算机操作系统》课程实验指导书3实验一实验一实验一实验一单处理器系统的进程调度单处理器系统的进程调度单处理器系统的进程调度单处理器系统的进程调度基本信息基本信息基本信息基本信息实验课程实验课程实验课程实验课程：：：：计算机操作系统设课形式设课形式设课形式设课形式：：：：非独立课程学分课程学分课程学分课程学分：：：：4实验项目实验项目实验项目实验项目：：：：进程调度项目类型项目类型项目类型项目类型：：：：设计型项目学时项目学时项目学时项目学时：：：：4实验目的实验目的实验目的实验目的通过模拟进程控制方法及单处理机系统的进程调度，了解进程的结构，进程的创建与撤消，进程的组织及进程的状态及其转换，掌握进程调度策略。实验内容实验内容实验内容实验内容本实验为单机模拟进程调度算法，在程序设计时不需真正地建立线程或者进程。实验模拟创建若干进程（人为输入或随机数产生），选择一种或几种单处理机的进程调度算法，如FCFS（先来先服务），SPF（短进程优先），RR（时间片轮转法），优先级算法等，模拟进行进程调度。每进行一次调度，都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，并能在进程完成后及时撤消该进程。实验实验实验实验原理原理原理原理及及及及设计设计设计设计设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的算法流程描述。(1)假定系统有五个进程，每一个进程用一个进程控制块PCB来代表，进程控制块的格式为：进程名指针要求运行时间优先数状态进程名——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——按优先数的大小把五个进程连成队列，用指针指出下一个进程的进程控制块的首地址，最后一个进程中的指针为“0”。要求运行时间——假设进程需要运行的单位时间数。《计算机操作系统》课程实验指导书4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——可假设有两种状态，“就绪”状态和“结束”状态。五个进程的初始状态都为“就绪”，用“R”表示，当一个进程运行结束后，它的状态为“结束”，用“E”表示。(2)在每次运行你所设计的处理器调度程序之前，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：队首标志K2K1P1K2P2K3P3K4P4K5P50K4K5K3K12312415342RRRRRPCB1PCB2PCB3PCB4PCB5(4)处理器调度总是选队首进程运行。采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“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≠0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间=0，则把它的状态修改成“结束”（E），且退出队列。(6)若“就绪”状态的进程队列不为空，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