东北大学操作系统实验报告

课程编号：B080000070《操作系统》实验报告姓名班级指导教师石凯实验名称《操作系统》实验开设学期2016-2017第二学期开设时间第11周——第18周报告日期2017年7月3日评定成绩评定人石凯评定日期2017年7月5日东北大学软件学院实验一进程的同步与互斥实验题目：通过学习和分析基础例子程序，使用windows进程和线程编程（也可以采用Java或Unix/Linux的POSIX线程编程）实现一个简单的生产者/消费者问题的程序。关键代码：importjava.util.ArrayList;publicclassProduce{publicObjectobject;publicArrayListIntegerlist;//用list存放生产之后的数据，最大容量为1publicProduce(Objectobject,ArrayListIntegerlist){this.object=object;this.list=list;}publicvoidproduce(){synchronized(object){/*只有list为空时才会去进行生产操作*/try{while(!list.isEmpty()){System.out.println(生产者+Thread.currentThread().getName()+waiting);object.wait();}intvalue=9999;list.add(value);System.out.println(生产者+Thread.currentThread().getName()+Runnable);object.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}importjava.util.ArrayList;publicclassConsumer{publicObjectobject;publicArrayListIntegerlist;//用list存放生产之后的数据，最大容量为1publicConsumer(Objectobject,ArrayListIntegerlist){this.object=object;this.list=list;}publicvoidconsmer(){synchronized(object){try{/*只有list不为空时才会去进行消费操作*/while(list.isEmpty()){System.out.println(消费者+Thread.currentThread().getName()+waiting);object.wait();}list.clear();System.out.println(消费者+Thread.currentThread().getName()+Runnable);object.notifyAll();//然后去唤醒因object调用wait方法处于阻塞状态的线程}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}}}}实验结果：思考题：（1）如何控制进程间的相互通信？答：主要有：管道，信号，共享内存，消息队列（2）什么是进程的同步？什么是进程的互斥？分别有哪些实现方式？答：进程互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。可以利用信号量来实现进程的同步与互斥。实验二处理机调度实验题目：设计一个按优先权调度算法实现处理器调度的程序数据结构及符号说明：typedefstructpb{//每个进程charpname[5];//进程的名字charstatus[8];//进程的状态inttime;//要求运行时间intpri;//进程的优先权intcputime;//cpu时间structpb*p;//队列结构，它的下一个。}pbc,*pbcp;流程设计：关键代码：voidattemper(pbcppbca){pbcppItem=pbca-p;pbcppIterator=pbca-p;while(pIterator!=NULL){if(pItem-pri=pIterator-pri&&pIterator-time!=0){pItem=pIterator;}pIterator=pIterator-p;}if((pItem-time-=1)==0){pItem-cputime+=1;pItem-pri-=1;strcpy(pItem-status,finish);}else{strcpy(pItem-status,run);pItem-cputime+=1;pItem-pri-=1;strcpy(pItem-status,run);}pIterator=pbca-p;while(pIterator!=NULL){if(pIterator-cputime!=0&&pIterator!=pItem&&pIterator-time!=0){pIterator-cputime+=1;strcpy(pIterator-status,ready);}pIterator=pIterator-p;}printPbc(pbca);}运行结果：思考题：（1）处理机调度的目的？答：主要还是为了优化软件的运行。（2）你实现优先权调度算法的思想？答：遍历一次，取出优先权最高的，判断该进程是否还要运行，要允许就运行它。实验三存储管理实验题目：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。数据结构及符号说明：intpaper_table[7][5]//7乘5的页表char*oper_char[12]//每次操作intoper_table[12][2]//指令序列的单元号和操作存储intfifo_table[4]//先进先出表，记录那几个在内存中intstaticcount=0;//记下哪个先来的流程设计：核心代码：voidscheduler(void){inti,page,page_block,page_move;for(i=0;i12;i++){page=**(oper_table+i);printf(-----------------%d--------------------\n,i);if(*(*(paper_table+page)+1)==1){//在页表中page_block=*(*(paper_table+page)+2);page_move=*(*(oper_table+i)+1);printf(在内存中，块号：%d;偏移量：%d；物理地址：%d\n,page_block,page_move,page_block*128+page_move);*(*(paper_table+count)+4)=1;//修改变为1fifo_print();}else{if(*(*(paper_table+fifo_table[count%4])+4)==1){printf(缺页中断，被替换的页号为：%d;页修改存入硬盘\n,fifo_table[count]);*(*(paper_table+fifo_table[count%4])+4)=0;}else{printf(缺页中断，被替换的页号为：%d;页被直接替换\n,fifo_table[count]);}*(*(paper_table+page)+1)=1;//移入内存，改变在内存中的标志为1*(*(paper_table+fifo_table[count])+1)=0;//改变在内存中的标志为0*(*(paper_table+page)+2)=*(*(paper_table+fifo_table[count])+2);//重置页表里的主存块号值*(*(paper_table+fifo_table[count])+2)=0;//重置页表里的主存块号值fifo_table[count%4]=*(*(oper_table+i)+0);//更新fifo表page_block=*(*(paper_table+page)+2);page_move=*(*(oper_table+i)+1);printf(换入内存成功，块号：%d;偏移量：%d;物理地址：%d;\n,page_block,page_move,page_block*128+page_move);fifo_print();count++;count=count%4;}printf(\n);}}实验结果：思考题：（1）先进先出页面调度算法的思想？答：基本思想：先进入内存的页面先淘汰，后进入内存的后淘汰（2）最近最少用（LRU）页面调度算法思想？答：基本思想：最近用的最少的最先淘汰。（3）比较两种调度算法的效率（哪种调度算法使产生缺页中断的次数少）？答：从作业题我感觉最近最少使用优于先进先出。（4）分析在什么情况下采用哪种调度算法更有利？答：如果页访问高度随机的话，不见得LRU好，LRU是根据最近最少使用的来决定哪个页表被替换，但过去很多时候不能代表未来。实验四文件系统实验题目：用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。数据结构及符号说明：structTYPE_UFD//主文件目录{stringFile_Name;//文件名boolRead;//是否可读可写可执行boolWrite;boolExecute;intLength_File;//文件长度};structTYPE_MFD//用户文件目录{stringUser_Name;//用户名TYPE_UFD*Pointer;};structTYPE_AFD//打开文件目录，即运行文件目录{intFile_ID;//文件IDboolRead;boolWrite;boolExecute;intPointer;};classTYPE_FILE_SYSTEM//文件系统类{public:voidInitial(void);voidStart(void);private:int_Number_Users;//用户数int_Number_Files;//文件数int_MaxNumber_Open_Files;//最大打开文件数TYPE_MFD*_MFD;TYPE_UFD*_UFD;TYPE_AFD*_AFD;};流程设计：关键代码：voidTYPE_FILE_SYSTEM::Start(void){intUser_ID;inti,temp_int;stringtemp;charchoice;intNumber_Open_Files;stringUser_Name;stringCommand;TYPE_UFD*UFD;do{do{cout已创建指令有：createdeleteopendirdiropenwritereadlogoutshutdown\n\n;cout请输入用户名:;cinUser_Name;for(User_ID=0;User_ID_Number_Users;User_ID++){if(_MFD[User_ID].User_Name==User_Name)break;}if(User_ID==_Number_Users)cout用户名错误，请再次输入.endl;}while(User_ID==_Number_Users);cout欢迎登录,User_Name!endl;UFD=_MFD[User_ID].Pointer;f