操作系统文件系统的设计与实现_课程设计.doc

课程设计课程设计 题题 目目： 文文件件系系统统的的设设计计与与实实现现 学学 院院 ：信信息息工工程程学学院院 系系 别别：计计算算机机系系 专专 业业： 计计算算机机科科学学与与技技术术 2011 年 12 月 30 日 内蒙古工业大学课程设计任务书 学院学院（系系）：）：信息学院信息学院计算机系计算机系 课程名称：课程名称：操作系统课程设计操作系统课程设计 指导教师（签名）：指导教师（签名）： 专业班级：专业班级： 计算机计算机09092 2 学生姓名：学生姓名： 学号：学号： 200920201039200920201039 一、课程设计题目一、课程设计题目 文件系统的设计与实现 二、课程设计的目的二、课程设计的目的 通过设计一个小型文件系统，进一步掌握文件管理的方法和技术，使学生 初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。 三、课程设计的主要内容和要求三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工 作量要求等） 原始数据：文件目录项结构体，盘块结构体。 技术参数：windows xp系统，vc+6.0开发工具。 设计要求： 1设计基于位示图的文件连续分配算法； 2设计显示文件目录、建立文件、显示文件内容、复制和删除文件算法； 3画出以上算法流程图； 4编程实现算法功能； 5编写课程设计说明书。 工作量要求：完成以上设计要求中的所有算法功能。 四、工作进度安排四、工作进度安排 周一：布置、讲解题目，收集资料； 周二：系统分析，算法设计； 周三：编制、调试程序； 周四：测试系统，形成设计结论，编写课设报告； 周五：系统及材料验收，课设答辩。 五、主要参考文献五、主要参考文献 1 张尧学编计算机操作系统教程（第三版）习题解答与实验指导北京:清 华大学出版社，2006 2 汤子瀛主编计算机操作系统（第三版） 西安:西安电子科技大学出版社， 2001 3 张坤等编操作系统实验教程北京:清华大学出版社，2008 审核批准意见审核批准意见 系（教研室）主任（签字）系（教研室）主任（签字） 1 目录 第一章第一章设计内容设计内容1 11 设计目的 1 12 设计要求 1 13 程序设计思想 1 第二章第二章 数据结构、算法和算法流程图数据结构、算法和算法流程图.2 21 数据结构 2 22 程序功能图 3 23 程序流程图 3 第三章第三章 程序运行结果及分析程序运行结果及分析7 31 程序运行结果 7 32 程序分析 8 第四章第四章 心得体会心得体会.9 参考文献参考文献10 附录附录 程序清单程序清单.11 1 第一章第一章设计内容设计内容 1 11 1 设计目的设计目的 通过设计一个小型文件系统，进一步掌握文件管理的方法和技术，使 学生初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。 1 12 2 设计要求设计要求 (1) 问题描述 在任一 os 下，建立一个大文件，把它假想成一张盘，在其中实现一个 简单的小型文件系统。 (2) 基本要求 该文件系统没有子目录机制，文件连续分配，不考虑换“盘”和分区。 做一个简单的操作界面，提供五条简单的命令： dir、mkfile、type、copy、delfile，分别用于显示文件目录、建立文件、显 示文件内容、复制和删除一个文件。 1 13 3 程序设计思想程序设计思想 阅读操作系统方面的书籍，了解操作系统的文件系统原理。结合分析 课程设计要求，确定实体以及它们之间的关系。实体关系有三张表(磁盘空 间分配表、文件表、打开文件表)、一个模拟磁盘的数组、命令服务和用户 构成。用户负责输入命令。命令服务实现命令的解释、命令检查、命令帮 助以及调用相关模块执行相应的命令功能。 建立一个系统文件（模拟盘） ，并对此进行盘块的划分，第一个盘块存 放文件目录，第二盘块存放盘块位示图，自第三个盘块开始存放各具体文 件的内容，文件目录存放文件的名字，文件的扩展名，开始盘块号，所占 用的盘块数目，文件的大小；盘块位示图用来标记盘块是否被占用。 构造这些实体的关系图，数据流图、程序流程图来进行具体的设计。 2 第二章第二章 数据结构、算法和算法流程图数据结构、算法和算法流程图 2 21 1 数据结构数据结构 数据结构说明：本程序所运用的主要有两个数据结构，分别如下： 文件目录结构： struct filename /文件目录项结构体 char name9; /文件名 char ext4; /扩展名 int i; /文件所占用磁盘块的第一个 磁盘块号 int amount; /文件所占用磁盘块的块数 long int size; /文件大小 ; 盘块结构： struct empty /盘块结构体 int map100; /盘块位示图 int filenum; /文件数量 ; 2 22 2 程序功能图程序功能图 模拟文件系统 显示 内容 显示 目录 创建 文件 复制 文件 删除 文件 图 2.1 重 命 名 3 文件系统提供的文件操作有建立文件(mkfile)、复制文件(copy)、显示文件 所有内容(type)、删除文件(delfile)。可以通过键盘输入命令来模拟文件的操作。 2 23 3 程序流程图程序流程图 （1）主程序流程图： 开始 初始化盘块 输入命令 分析命令 有无该命令？ 显示错误信息 创建 文件 显示 目录 显示 内容 复制 文件 删除 文件 有 无 执行命令 结束 图 2.2 4 （2）初始化模块流程图： （3）写入磁盘流程图： (4)显示目录流程图： （5）显示文件流程图： 图 2.3 图 2.5 图 2.4 图 2.6 5 （6）删除文件流程图： （7）复制文件流程图： （8）创建文件流程图： 图 2.7 图 2.9 图 2.8 6 第三章第三章 程序运行结果及分析程序运行结果及分析 3 31 1 程序运行结果程序运行结果 （1）程序主界面 （2）创建一个文件，输入“3”显示“输入文件内容，按 键保存且退出!” （3）往文件里写内容：hello world!显示文件长度，并要求给文件命名，命名后保 存返回主界面 图 3.1 图 3.2 图 3.3 7 （4）读取刚才写入的文件，结果正确 （5）删除刚写入的文件，测试成功 3 32 2 程序分析程序分析 本程序使用一个 windows 下的文件来模拟一个磁盘，向磁盘中装入文件并进 行相关操作。采用了以空间换时间的算法，文件的大小在系统中是固定的，虽然 会浪费一些空间，但文件的存取速率会加快。 图 3.4 图 3.5 8 第四章第四章 心得体会心得体会 操作系统课程设计是本课程重要的实践教学环节。课程设计的目的，一方面使 学生更透彻地理解操作系统的基本概念和原理，使之由抽象到具体；另一方面，通 过课程设计加强学生的实验手段与实践技能，培养学生独立分析问题、解决问题、 应用知识的能力和创新精神。与本课程的实验教学相比，课程设计独立设课，具有 更多的学时，给学生更多自行设计、自主实验的机会，充分放手让学生真正培养学 生的实践动手能力，全面提高学生的综合素质。 在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，难免会遇到过各种各样的问 题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够 深刻，掌握得不够牢固，不过设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多编程问题， 最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我学得到很多实用 的知识，再次我表示感谢！同时，对给过我们帮助的所有同学和各位指导老师再次 表示忠心的感谢！ 在设计过程中，查询了不少相关资料，不断的发现问题、提出问题、解决问题。 在对自己所编写的源程序段的纠错的过程中，使我更好的理解了操作系统中文件系 统的理论知识，同时在编程时用到了模块化的设计思想，这种编程方法可以使我们 的编程变的更简单，可以使我们的查错与纠错变的更方便。总的来说通过这次的设 计的学习使我学到了很多在平时的学习中学不到的很多东西，通过这次课程设计， 使我对操作系统和编程产生兴趣，我想我会在这条路上继续前进下去。我相信，只 要不断的严格要求自己，注意培养自己的思维能力，就一定会有更大更辉煌的发展 和提高。 9 参考文献参考文献 1. 教材 1 张尧学主编计算机操作系统教程（第三版） 北京:清华大学出版社， 2006 2. 主要参考书 1 张尧学编计算机操作系统教程（第三版）习题解答与实验指导北京: 清华大学出版社，2006 2 汤子瀛主编计算机操作系统（第三版） 西安:西安电子科技大学出版社， 2001 3 张坤等编操作系统实验教程北京:清华大学出版社，2008 4 张丽芬等编操作系统实验教程北京:清华大学出版社，2006 5 andrew s.tanenbaum. modern operating systems, second edition.englewood cliffs,n.j,prentice hall, 2001 6 屠祁等编.操作系统基础（第三版） 北京:清华大学出版社，2000 7 冯耀霖等编.操作系统.西安:西安电子科技大学出版社，2001 8 左万历计算机操作系统教程（第二版） 北京：高等教育出版社，2004 10 附录附录 程序清单程序清单 #include “iostream.h“ #include “string“ #include “stdio.h“ extern “c“ void exit(int); struct filename /文件目录项结构体 char name12; /文件名 char ext8; /扩展名/扩展名较小设为 10 int i; /文件所占用磁盘块的第一个磁盘块号 int amount; /文件所占用磁盘块的块数 long int size; /文件大小 file20; int num; struct empty /盘块结构体 int map20; /盘块位示图 int filenum; /文件数量 emptytable; /模块说明： void systeminit() /模拟磁盘文件初始化函数 for(int i=2;i0; j-) /寻找一连续的空闲盘块 if(emptytable.mapm+j-1=1) sign=1; break; /if /for if(sign=0) break; m+=j-1; sign=0; / for if (m wordi=ch; if(ch=)break; if(ch!=) p=new struct strnode; q-next=p; q=p; j+; 19 while(ch!=); getchar(); int num1, size=(j*64+i)*sizeof(char); /j 为结构体的个数，i 为不足一个结构体 的字符数 / printf(“文件长度为：%dn“,size); char judge=n; do printf(“请输入文件的英文名字:“); gets(name); /scanf(“%s“,name);getchar(); printf(“请输入文件的扩展名:“); gets(ext1); /scanf(“%s“,ext1);getchar(); if(*ext1=0) strcpy(ext1,“txt“); judge=y; if(*name=0) printf(“错误!文件名不能为空!n“); printf(“是否放弃此文件y/n “); scanf(“%c“,getchar(); if( (judge=y) | (judge=y) ) return; while( (judge=n) | (judge=n) ); fseek(fp,512l,0); fread( rewind(fp); num=emptytable.filenum; /*for(i=0;i0) num1=num1+1; 20 strcpy(,name); /printf(“%d %s %s“,num,,name); strcpy(filenum.ext,ext1); filenum.size = size; filenum.amount=num1; int sign=0 ,n=0; /空间分配 for(int m=2 ; m 0; n-) if(emptytable.mapm+n-1=1) sign=1; break; /if /for if(sign=0)break; m+=n-1; sign=0; /if /for if(m0;j-) 21 ch=p-wordi+; fwrite( if(i=64) i=0; p=p-next; / cycle-; rewind(fp); for(j=0,i=0;i1.init sysfile:n“); printf(“2.dir:n“); printf(“3.create a file:n“); printf(“4.type:n“); printf(“5.copy:n“); printf(“6.delfile:n“); printf(“7.rename:n“); printf(“8.exit:n“); printf(“ :n“); printf(“如果这是第一次使用请先初始化！n“); void main() char k