《操作系统原理》报告

操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 0 页 共 18 页 操作系统原理操作系统原理 实实 验验 指指 导导 书书 班级 班级 信管 学号 学号 姓名 姓名 信息管理与信息系统教研室信息管理与信息系统教研室 目目 录录 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 1 页 共 18 页 实验题目二 模拟进程调度功能 4 一 题目类型 4 二 实验目的 4 三 实验环境 4 四 实验内容 4 五 实验要求 4 六 各功能简要说明 5 七 程序清单 5 八 程序中使用的数据结构及符号说明 11 九 调试程序时出现问题说明及解决的方法 11 实验题目五 模拟使用银行家算法判断系统的状态 11 一 题目类型 11 二 实验目的 11 三 实验环境 11 四 实验内容 12 五 实验要求 12 六 各功能简要说明 13 七 程序清单 13 21 八 程序中使用的数据结构及符号说明 21 九 程序调试时出现问题及解决的方法 22 引引 言言 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 2 页 共 18 页 操作系统是信息管理与信息系统专业一门重要的专业理论课程 了解和掌 握操作系统的基本概念 功能和实现原理 对认识整个计算机系统的工作原理 十分重要 操作系统实验是操作系统课程的一个重要组成部分 通过试验环节的锻炼 使同学们不仅能够对以前的所学过的基础知识加以巩固 同时能够通过上机实 验 对操作系统的抽象理论知识加以理解 最终达到融会贯通的目的 因此 实验环节是同学们理解 掌握操作系统基本理论的一个重要环节 本实验指导书 根据教材中的重点内容设定了相应的实验题目 由于实验 课程的学时有限 我们规定了必做题目和选做题目 其中必做题目必须在规定 的上机学时中完成 必须有相应的预习报告和实验报告 选做题目是针对有能 力或感兴趣的同学利用课余时间或上机学时的剩余时间完成 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 3 页 共 18 页 实验题目二 模拟进程调度功能实验题目二 模拟进程调度功能 1 题目类型 题目类型 必做题目 2 实验目的 实验目的 通过本实验 进一步掌握进程调度的功能和实现原理 三 实验环境 三 实验环境 1 硬件 PC 机及其兼容机 2 软件 Windows OS Turbo C 或 C VC VS Net Java 等 四 实验内容 四 实验内容 1 设计进程调度功能 至少模拟两种以上调度算法 如 优先级调度算法 时间片调 度算法等 2 进程调度功能作为一个函数 scheduler 加入到实验题目一中 3 进程调度程序从就绪队列中挑选进程 若队列为空 应显示 无就绪进程无法调度 的提示信息 4 若选上一个进程 以显示 进程名 状态 时间片 优先级等信息表示一个进程被 执行 若运行完 应删除相应 PCB 五 实验要求 五 实验要求 1 在实验题目一中的主菜单中加入一个菜单项 6 调度 选择该菜单项后 系统进 入进程调度 2 进程调度的结构 进程调度子菜单 0 返回主菜单 1 优先级调度 2 时间片调度 请选择您需要的功能选项 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 4 页 共 18 页 0 2 1 六 各功能简要说明 六 各功能简要说明 1 返回主菜单 当用户选择该项功能时 系统退出进程调度功能 返回到实验题目一 中的主菜单 2 优先级调度 选择该功能选项时 系统将从就绪队列中选择优先级最高的进程 使 该进程处于执行状态 将进程 PCB 的内容显示在屏幕上 显示完成后 该进程结束 即撤销该进程的 PCB 3 时间片调度 每选择一次该功能 将就绪队列中所有进程的内容显示在屏幕上 并 将每个执行进程的执行时间减去一个时间片 若某进程的剩余时间小于等于 0 则表 明该进程运行结束 撤销该进程的 PCB 七 程序清单 七 程序清单 1 1 程序代码 程序代码 include include void priority void time struct PCB char name 4 int priority int runtime struct PCB pcb 5 进程的数量 读入选择 x x X 返回上级菜单 转优先级调度算法转时间片调度算法 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 5 页 共 18 页 int q 5 void main int p i strcpy pcb 0 name p1 序列队列 优先级由高到低为 1 2 3 pcb 0 priority 2 pcb 0 runtime 3 strcpy pcb 1 name p2 序列队列 pcb 1 priority 3 pcb 1 runtime 2 strcpy pcb 2 name p3 序列队列 pcb 2 priority 1 pcb 2 runtime 4 strcpy pcb 3 name p4 序列队列 pcb 3 priority 5 pcb 3 runtime 6 strcpy pcb 4 name p5 序列队列 pcb 4 priority 4 pcb 4 runtime 5 printf 进程调度子菜单 n printf 0 退出系统 n printf 1 优先级调度 n printf 2 时间片调度 n printf n n 显示所有进程 n printf 进程名称 优先级 运行时间 n for i 0 i 5 i printf s d d n pcb i name pcb i priority pcb i runtime printf 请选择您需要的功能选项 n 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 6 页 共 18 页 scanf d printf n while 1 if p 0 break switch p case 0 break case 1 printf 优先级调度算法 n priority break case 2 printf 时间片调度算法 n time break printf 请选择您需要的功能选项 n scanf d printf n void priority int i j int t 0 r 0 char name 2 将优先级高的排序在前 for i 0 i q 1 i for j i jpcb j priority 将 pcb i name 赋值给 name strcpy name pcb i name strcpy pcb i name pcb j name strcpy pcb j name name t pcb i priority pcb i priority pcb j priority pcb j priority t r pcb i runtime pcb i runtime pcb j runtime pcb j runtime r printf 按优先级高低排序 n printf 进程名称 优先级 运行时间 n for i 0 i q i printf s d d n pcb i name pcb i priority pcb i runtime printf n printf 显示优先级最高的进程 n printf s d d n pcb 0 name pcb 0 priority pcb 0 runtime for i 0 i q i strcpy pcb i name pcb i 1 name pcb i priority pcb i 1 priority pcb i runtime pcb i 1 runtime printf n printf 使最高优先级的进程处于执行状态 撤销该进程 n for i 0 i q 1 i 撤销进程 printf s d d n pcb i name pcb i priority pcb i runtime 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 8 页 共 18 页 q q 1 void time int i j t printf 进程名称 优先级 运行时间 n for i 0 i q i printf s d d n pcb i name pcb i priority pcb i runtime for i 0 i q i pcb i runtime pcb i 1 runtime 1 printf n printf 将每个执行进行的执行时间减去一个时间片 n for i 0 i q i if pcb i runtime 0 t i for j t j q j strcpy pcb j name pcb j 1 name pcb j priority pcb j 1 priority pcb j runtime pcb j 1 runtime q q 1 printf n printf 将进行结束的进行撤销 n for i 0 i q i printf s d d n pcb i name pcb i priority pcb i runtime 2 2 程序运行图 程序运行图 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 9 页 共 18 页 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 10 页 共 18 页 八 程序中使用的数据结构及符号说明 八 程序中使用的数据结构及符号说明 1 结构体 PCB 模拟一个进程 包括进程的名称 name 优先级 priority 和运行时间 runtime 2 变量 p 代表进程的数量 随着进程的撤销改变 其余的请看程序注释 其余的请看程序注释 九 调试程序时出现问题说明及解决的方法 九 调试程序时出现问题说明及解决的方法 1 再时间片调度算法逻辑上还有些模糊 百度时间片调度算法之后 仔细阅读了网上 的讲解 理解了算法的逻辑 2 调试的时候出错 基本上是符号的问题 细心点根据错误提示就能解决 实验题目五 模拟使用银行家算法判断系实验题目五 模拟使用银行家算法判断系 统的状态统的状态 1 题目类型 题目类型 选作题目 2 实验目的 实验目的 银行家算法是操作系统中避免死锁的算法 本实验通过对银行家算法的模拟 加强学 生对该算法的理解与应用 三 实验环境 三 实验环境 1 硬件 PC 机及其兼容机 2 软件 Windows OS Turbo C 或 C VC VS Net Java 等 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 11 页 共 18 页 四 实验内容 四 实验内容 1 建立 T0 时刻的资源分配表 初始化 2 设计银行家算法 输入一个进程的资源请求 按银行家算法步骤进行检查 3 设计安全性算法 检查某时系统是否安全 4 设计显示函数 显示资源分配表 安全分配序列 五 实验要求 五 实验要求 1 T0 时刻的资源分配表由进程数组 Max Allocation Need Available 5 个数组构 成 2 系统总体结构 初始化 T0 时刻资源分配表 1 资源申请 2 显示资源分配表 3 退出 读入选择 资源申请 1 2 显示资源分配表返回 3 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 12 页 共 18 页 其中资源申请模块功能描述如下 六 各功能简要说明 六 各功能简要说明 1 资源申请 读入一个进程申请 按银行家算法 安全算法进行试分配 2 显示资源分配表 分屏显示资源分配表某时刻状态 3 退出 退出系统 七 程序清单 七 程序清单 1 1 程序代码 程序代码 include include include 资源申请 读入一个进程的申请 按银行家算法检查 利用安全算法检查此时是否安全 安全 否 输出 此次资源请求 拒绝分配 是 输出安全序列 显示 此次资源请求成功 修改资源分配表 返回 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 13 页 共 18 页 define bool char define true 1 define false 0 define m 50 数据的长度 int no1 进程数 int no2 资源数 int r int allocation m m need m m available m max m m char name1 m name2 m void main void check void print int i j p 0 q 0 char c int request m allocation1 m m need1 m m available1 m printf 银行家算法 n printf 请输入进程总数 scanf d printf 请输入资源种类数 scanf d 这是一个 n m 的矩阵 它定义了系统中 n 个进程中的每一个进程对 m 类资源的 最大需求 如果 Max i j K 则表示进程 i 需要 Rj 类资源的最大数目为 K printf 输入最大需求矩阵 Max n for i 0 i no1 i for j 0 j no2 j printf 第 d 个进程对第 d 类资源的最大需求量为 n i 1 j 1 scanf d 输入已知进程最大资源需求量 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 14 页 共 18 页 这也是一个 n m 的矩阵 它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的 资源数 如果 Allocation i j K 则表示进程 i 当前已分得 Rj 类资源的 数目为 K printf 输入当前分配矩阵 Allocation n for i 0 i no1 i for j 0 j no2 j printf 第 d 个进程当前已分得第 d 类资源的资源数 n i 1 j 1 scanf d 输入已知的进程已分配的资源数 这也是一个 n m 的矩阵 用以表示每一个进程尚需的各类资源数 如果 Need i j K 则表示进程 i 还需要 Rj 类资源 K 个 方能完成其任务 for i 0 i no1 i for j 0 j no2 j need i j max i j allocation i j 根据输入的两个数组计算 出 need 矩阵的值 是个含有 m 个元素的数组 其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目 如果 Available j K 则表示系统中现有 Rj 类资源 K 个 printf 请输入可利用资源向量 Available n for i 0 i no2 i printf 系统中第 d 类资源的可用数量 n i 1 scanf d 输入已知的可用资源数 print 输出已知条件 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 15 页 共 18 页 check 检测 TO 时刻已知条件的安全状态 if r 1 如果安全则执行以下代码 do q 0 p 0 printf n 请输入请求资源的进程号 0 4 n for j 0 j no1 printf 输入错误 请重新输入 n continue else break printf n 请输入该进程所请求的资源数 request j n for j 0 j no2 j scanf d for j 0 jneed i j p 1 判断请求是否超过该进程所需要的资源数 if p printf 请求资源超过该进程资源需求量 请求失败 n else for j 0 javailable j q 1 判断请求是否超过可用资源数 if q printf 没有做够的资源分配 请求失败 n else for j 0 j no2 j 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 16 页 共 18 页 available1 j available j allocation1 i j allocation i j need1 i j need i j 保存原已分配的资源数 仍需要的资源数和可用的资源 数 available j available j request j allocation i j request j need i j need i j request j 系统尝试把资源分配给请求的进程 print check 检测分配后的安全性 if r 0 如果分配后系统不安全 for j 0 j no2 j available j available1 j allocation i j allocation1 i j need i j need1 i j 还原已分配的资源数 仍需要的资源数和可用的资源数 printf 返回分配前资源数 n print printf n 你还要继续分配吗 Y or N n 判断是否继续进行资源分配 c getche while c y c Y void check 安全算法函数 int k f v 0 i j int work m a m bool finish m 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 17 页 共 18 页 r 1 for i 0 i no1 i finish i false 初始化进程均没有得到足够资源数并完成 for i 0 i no2 i work i available i work i 表示可提供进程继续运行的各类资源数 k no1 do for i 0 i no1 i if finish i false f 1 for j 0 jwork j f 0 if f 1 找到还没有完成且需求小于可提供进程继续运 行的资源数的进程 finish i true a v i 记录安全序列号 for j 0 j0 f 1 for i 0 i no1 i 判断是否所有的进程都完成 if finish i false f 0 break 操作系统原理 实验指导书 管理学院 信息管理与信息系统专业 第 18 页 共 18 页 if f 0 若有进程没有完成 则为不安全状态 printf 系统处在不安全状态 r 0 else printf n 系统当前为安全状态 安全序列为 n for i 0 i no1 i printf p d a i 输出安全序列 void print 输出函数 int i j printf n printf 此时刻资源分配情况 n printf 进程号 名 最大需求矩阵 当前分配矩阵 需求矩阵 n for i 0 i no1 i printf p d d i i for j 0 j no2 j printf d max i j for j 0 j no2 j printf