信安操作系统实验指导书(填空).doc

操作系统原理实 验 指 导 书 编 前 言1 实验总体目标通过学生自己动手设计实验验证理论知识，使学生掌握操作系统特征和功能，掌握不同调度算法下进程的调度、进程控制、进程调度与死锁，并必须掌握作业管理、存储器管理、设备管理和文件管理的主要原理。加深对操作系统基本原理理解。 适用专业计算机科学与技术 先修课程C语言程序设计、计算机组成原理、数据结构 实验课时分配实验项目学时实验1 设计一个有 N个进程共行的进程调度程序。4实验2 批处理系统中作业调度4实验3 银行家算法4实验4 独占设备的分配和回收模拟4 实验环境有40台中等配置的计算机组成的小型局域网的实验室环境。计算机的具体要求：Pentium 133Hz以上的CPU；建议至少256MB的内存；建议硬盘至少2GB，并有1GB空闲空间。4.安装Windows操作系统及C语言编译程序。 实验总体要求培养计算机专业的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。 本实验的重点、难点及教学方法建议重点：理解进程调度中PCB的设计，以实现对进程的调度。难点：进程调度程序的设计，设备管理程序的设计。教学方法建议：力争在本指导书的帮助下，独立设计程序以加深理解。实验1 设计一个有 N个进程共行的进程调度程序。一、实验目的用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解。二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）设计型三、实验仪器一台安装Windows操作系统及C语言编译程序的pc机 四、实验原理五、实验方法与步骤（一）内容：进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算。 每个进程有一个进程控制块（ PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。 就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB，以便进行检查。 重复以上过程，直到所要进程都完成为止。（二）参考程序：#include #include #include #define getpch(type) (type*)malloc(sizeof(type) #define NULL 0 struct PCB /* 定义进程控制块PCB */ char name10; char state; int super; int ntime; int rtime; struct PCB* link; *ready=NULL,*p; typedef struct PCB; sort() /* 建立对进程进行优先级排列函数*/ PCB *first, *second; int insert=0; if(ready=NULL)| ) p-link=ready; ready=p; else /* 进程比较优先级,插入适当的位置中*/ first=ready; second=first-link; while(second!=NULL) if( ) /*若插入进程比当前进程优先数大,*/ /*插入到当前进程前面*/ p-link=second; first-link=p; second=NULL; insert=1; else /* 插入进程优先数最低,则插入到队尾*/ first=first-link; second=second-link; if(insert=0) first-link=p; input() /* 建立进程控制块函数*/ int i,num; /clrscr(); /*清屏*/ printf(n 请输入进程号?); scanf(%d,&num); for(i=0;iname); printf(n 输入进程优先数:); scanf(%d,&p-super); printf(n 输入进程运行时间:); scanf(%d,&p-ntime); printf(n); p-rtime=0;p-state=w; p-link=NULL; sort(); /* 调用sort函数*/ int space() int l=0; PCB* pr=ready; while(pr!=NULL) l+; pr=pr-link; return(l); disp(PCB * pr) /*建立进程显示函数,用于显示当前进程*/ printf(n qname t state t super t ndtime t runtime n); printf(|%st,pr-name); printf(|%ct,pr-state); printf(|%dt,pr-super); printf(|%dt,pr-ntime); printf(|%dt,pr-rtime); printf(n); check() /* 建立进程查看函数 */ PCB* pr; printf(n * 当前正在运行的进程是:%s,p-name); /*显示当前运行进程*/ disp(p); pr=ready; printf(n *当前就绪队列状态为:n); /*显示就绪队列状态*/ while(pr!=NULL) disp(pr); pr=pr-link; destroy() /*建立进程撤消函数(进程运行结束,撤消进程)*/ printf(n 进程 %s 已完成.n,p-name); free(p); running() /* 建立进程就绪函数(进程运行时间到,置就绪状态*/ ; if(p-rtime=p-ntime) destroy(); /* 调用destroy函数*/ else ; p-state=w; sort(); /*调用sort函数*/ main() /*主函数*/ int len,h=0; char ch; input(); len=space(); while( ) ch=getchar(); h+; printf(n The execute number:%d n,h); p=ready; ready=p-link; p-link=NULL; p-state= ; check(); running(); printf(n 按任一键继续.); ch=getchar(); printf(nn 进程已经完成.n); ch=getchar(); 六、注意事项由于程序长而且有难度，所以在设计实验时，要细心，多次调试。七、思考题实验2 批处理系统中作业调度一、实验目的模拟批处理系统中的作业调度，以加深对作业调度的概念的理解二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）设计型三、实验仪器一台安装Windows操作系统及C语言编译程序的pc机 四、实验原理五、实验方法与步骤#include #include typedef struct jcb char name4; /*作业名*/ int length; /*作业长度，所需主存大小*/ int printer; /*作业执行所需打印机的数量*/ int tape; /*作业执行所需磁带机的数量*/ int runtime; /*作业估计的执行时间*/ int waittime; /*作业在输入井中的等待时间*/ struct jcb *next;/*指向下一个作业控制块的指针*/ JCB; /*作业控制块类型定义*/ JCB *head; /*作业队列头指针定义*/ int tape,printer; long memory; shedule( ) /*作业调度函数*/ float xk,k; JCB *p,*q,*s,*t; do p=head; s=NULL; q=NULL; k=0; while(p!=NULL) if( ) /*系统可用资源是否满足作业需求*/ xk=(float)(p-waittime)/p-runtime; if(q=NULL|xkk)/*满足条件的第一个作业或者作业q的响应比小于作业p的响应比*/ k=xk;/*记录响应比*/ q=p; t=s; /*if*/ /*if*/ s=p; p=p-next;/*指针p后移*/ /*while*/ if(q!=NULL) if(t=NULL)/*是作业队列的第一个*/ head=head-next; else t-next= ; /* 为作业q分配资源：分配主存空间；分配磁带机;分配打印机;*/ memory= ; tape= ; printer= ; printf(选中作业的作业名：%sn,q-name); while(q!=NULL); /*作业调度函数结束*/ main( ) int i; char name4; int size,tcount,pcount,wtime,rtime; JCB *p; /*系统数据初始化*/ memory=65536; tape=4; printer=2; head=NULL; printf(输入作业相关数据(以作业大小为负数停止输入)：n); /*输入数据，建立作业队列*/ printf(输入作业名、作业大小、磁带机数、打印机数、等待时间、估计执行时间n); scanf(%s%d%d %d %d %d,name,&size,&tcount,&pcount,&wtime,&rtime); while(size!=-1) /*创建JCB*/ p=(JCB*)malloc(sizeof(JCB); /*填写该作业相关内容*/ /strcpy(p-name,name); p-length=size; p-printer=pcount; p-tape=tcount; p-runtime=rtime; p-waittime=wtime; /*挂入作业队列队首：*/ ; ; /*输入一个作业数据*/ printf(输入作业名、作业大小、磁带机数、打印机数、等待时间、估计执行时间n); scanf(%s%d%d%d%d%d,name,&size,&tcount,&pcount,&wtime,&rtime); /*while*/ shedule( );/*进行作业调度*/ /*main( )结束*/六、注意事项由于程序长而且有难度，所以在设计实验时，要细心，多次调试。七、思考题实验3 银行家算法一、实验目的银行家算法是死锁避免常采取的算法，是一种通过探测来决定是否资源分配的安全算法。通过对该算法的模拟体会对设备安全分配的策略。二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）设计型三、实验仪器一台安装Windows操作系统及C语言编译程序的pc机 四、实验原理五、实验方法与步骤#include string.h#include iostream.h#define M 5 /总进程数#define N 3 /总资源数#define FALSE 0#define TRUE 1/M个进程对N类资源最大资源需求量int MAXMN=7,5,3,3,2,2,9,0,2,2,2,2,4,3,3;/系统可用资源数int AVAILABLEN=10,5,7; /M个进程已经得到N类资源的资源量int ALLOCATIONMN=0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;/M个进程还需要N类资源的资源量int NEEDMN=7,5,3,3,2,2,9,0,2,2,2,2,4,3,3;int RequestN=0,0,0; void main()int i=0,j=0;char flag=Y; void showdata(); void changdata(int); void rstordata(int); int chkerr(int); showdata(); while(flag=Y|flag=y) i=-1; while(i=M) cout 请输入需申请资源的进程号（从0到M-1i;if(i=M)cout 输入的进程号不存在，重新输入!endl;cout 请输入进程i申请的资源数endl; for (j=0;jN;j+) cout 资源jRequestj; if(RequestjNEEDij) cout 进程i申请的资源数大于进程i还需要j类资源的资源量!;cout申请不合理，出错!请重新选择!endlAVAILABLEj) cout 进程i申请的资源数大于系统可用j类资源的资源量!;cout申请不合理，出错!请重新选择!endlendl; flag=N; break; if(flag=Y|flag=y) changdata(i); if( ) rstordata(i); showdata(); else showdata(); else showdata(); coutendl;coutflag; void showdata() int i,j;cout 系统可用的资源数为:endlendl;cout ;for (j=0;jN;j+)cout 资源j: AVAILABLEj;coutendl;/ coutendl;/ cout 各进程资源的最大需求量:endlendl; / for (i=0;iM;i+) / / cout进程i:;/ for (j=0;jN;j+)cout 资源j: MAXij;/ coutendl;/ coutendl;cout 各进程还需要的资源量:endlendl;for (i=0;iM;i+)cout进程i:;for (j=0;jN;j+)cout 资源j: NEEDij;coutendl;coutendl;cout 各进程已经得到的资源量: endlendl;for (i=0;iM;i+)cout进程i:;for (j=0;jN;j+)cout 资源j: ALLOCATIONij; coutendl; coutendl; ; void changdata(int k) int j; for (j=0;jN;j+) AVAILABLEj= ;ALLOCATIONkj= ; NEEDkj= ; ; void rstordata(int k) int j; for (j=0;jN;j+) AVAILABLEj= ;ALLOCATIONkj= ; NEEDkj= ; ; int chkerr(int s) int WORK,FINISHM,tempM; int i,j,k=0; for(i=0;iM;i+)FINISHi=FALSE; for(j=0;jN;j+) WORK= ; i=s; while(iM) if ( ) WORK=WORK+ALLOCATIONij; FINISHi=TRUE; tempk=i; k+; i=0; else i+; for(i=0;iM;i+) if(FINISHi=FALSE) coutendl;cout 系统不安全! 本次资源申请不成功!endl; coutendl; return 1; coutendl;cout 经安全性检查，系统安全，本次分配成功。endl; coutendl; cout 本次安全序列：; for(i=0;iM;i+)cout进程tempi; coutendlendl; return 0; ;六、注意事项由于程序长而且有难度，所以在设计实验时，要细心，多次调试。七、思考题实验4 独占设备的分配和回收模拟一、实验目的计算机中大部分设备为独占设备，如键盘、鼠标、显示器等。通过实验，使学生理解这类设备分配和回收的原理，并试图模拟。二、实验类型（含验证型、设计型或综合型）设计型三、实验仪器一台安装Windows操作系统及C语言编译程序的pc机 四、实验原理五、实验方法与步骤(xiugaihou)#include #include #include #define n 10 /*假定系统允许的最大作业为，假定模拟实验中n值为10*/#define m 10 /*假定系统允许的空闲区表最大为m，假定模拟实验中m值为10*/ #define minisize 100 struct float address; /*已分分区起始地址*/ float length; /*已分分区长度，单位为字节*/ int flag; /*已分配区表登记栏标志，用0表示空栏目*/ used_tablen; /*已分配区表*/ struct float address; /*空闲区起始地址*/ float length; /*空闲区长度，单位为字节*/ int flag; /*空闲区表登记栏标志，用0表示空栏目，用1表示未分配*/ free_tablem; /*空闲区表*/ char J; float xk; int allocate(char J,float xk) /*采用最优分配算法分配xk大小的空间*/ int i,k; float ad; k=-1;for(i=0;i=xk&free_tablei.flag=1) if(k=-1|free_tablei.lengthfree_tablek.length) k=i; if(k=-1)/*未找到可用空闲区，返回*/ printf(无可用空闲区n); return 0; /*找到可用空闲区，开始分配：若空闲区大小与要求分配的空间差小于msize大小，则空闲区全部分配；若空闲区大小与要求分配的空间差大于minisize大小，则从空闲区划出一部分分配*/ if(free_tablek.length-xk=minisize) free_tablek.flag= ; ad= ; xk= ; else free_tablek.length= ;ad= ; /*修改已分配区表*/i=0;while(used_tablei.flag!=0&i=n) /*无表目填写已分分区*/ printf(无表目填写已分分区，错误n); /*修正空闲区表*/ if(free_tablek.flag=0) /*前面找到的是整个空闲分区*/ free_tablek.flag=1; else /*前面找到的是某个空闲分区的一部分*/ free_tablek.length=free_tablek.length+xk; return free_tablek.length; else /*修改已分配表*/ used_tablei.address=ad; used_tablei.length=xk; used_tablei.flag=J; return used_tablei.address; return used_tablei.length;return used_tablei.flag; /*主存分配函数结束*/ reclaim(char J) /*回收作业名为J的作业所占主存空间*/ int i,k,j,s,t; float S,L; /*寻找已分配表中对应登记项*/ s=0; while(used