课程设计实验报告.doc

学年论文（课程设计） 题目： 操作系统课程设计 学 院 数学与计算机学院 学科门类 工 学 专 业 网络工程 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日河北大学2010届本科生毕业论文（设计）装订线河北大学学年论文（课程设计）任务书（指导教师用表）学 生 姓 名指 导 教 师论文（设计）题目基于混合索引接结构的文件管理系统主要研究（设计）内容在采用混合索引文件结构、成组链接法的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分，包括：文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配回收、文件的保护和用户接口。研究方法根据操作系统理论课上学习的操作系统中关于文件管理实现方法，在混合索引文件结构、成组链接法的基础上模拟实现操作系统的文件管理功能和用户接口。主要任务及目标主要任务：在采用混合索引文件结构、成组链接法的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分和用户接口。目标：通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解；通过模拟操作系统原理的实现练习编程。主要参考文献1操作系统习题解答与实验指导. 王煜，张明，刘振鹏. 中国铁道出版社. 20072操作系统实验指导. 任爱华. 清华大学出版社. 20043操作系统实验教程(Windows版). 姚卫华. 清华大学出版社. 2005进度安排论文（设计）各阶段名称日期布置任务第10周-第11周整体设计第12周编写程序第13周-第17周撰写论文第18周 指导教师签字:系主任签字：主管教学院长签字：装订线河北大学学年论文（课程设计）成绩评定表学院：数学与计算机学院 学生姓名专业 年级论文（设计）题目基于混合索引接结构的文件管理系统论文（设计）内容提要本系统根据操作系统理论课上学习的操作系统中关于文件管理实现方法，在采用混合索引文件结构、成组链接法的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分，包括：文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配回收、文件的保护和用户接口。本论文主要阐述四部分内容，引言部分，主要说明本次操作系统课程设计的性质、教学目的、教学任务与要求、意义以及论文的结构安排；系统分析与设计部分，主要阐述系统的主要功能模块以及每个模块计划采用的实现方法和原理；系统实现部分，主要通过流程图等工具描述主要模块的实现流程；最后一部分，结束语部分，主要书写已经实现的本系统存在的不足、改进方案和在课程设计中的实际感受。指导教师评语成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日摘 要本系统根据操作系统理论课上学习的操作系统中关于文件管理实现方法，在采用混合索引文件结构、成组链接法的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分，包括：文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配回收、文件的保护和用户接口。本论文主要阐述四部分内容，引言部分，主要说明本次操作系统课程设计的性质、教学目的、教学任务与要求、意义以及论文的结构安排；系统分析与设计部分，主要阐述系统的主要功能模块以及每个模块计划采用的实现方法和原理；系统实现部分，主要通过流程图等工具描述主要模块的实现流程；最后一部分，结束语部分，主要书写已经实现的本系统存在的不足、改进方案和在课程设计中的实际感受。关键词：操作系统 文件管理 混合索引 ABSTRACTAccording to the system operating on the theory of learning in the operating system on the document management method, used in mixed-index file structure of the groups links to law based on single-user disk file management, including: the logical structure of the document, document The physical structure of the directory structure, the distribution of the recovery disk, file protection and user interface. This paper on a four-part, the introductory remarks, the main operating system that the nature of the curriculum design, the purpose of teaching, teaching and mission requirements, as well as the significance of the paper structure; part of the analysis and design, mainly on core functions of the system modules Each module, as well as the realization of the plan to adopt the methods and principles; part of the system, mainly through the flow chart, and other tools to describe the main module of the process to achieve; the last part of the concluding part of the writing has been the main achievement of the shortcomings of the system to improve the program and Curriculum design in the real feelings.key words: Operating system Document Management Index Mixed目 录一 引言11.1性质11.2 教学目的11.3 任务和要求11.4意义11.5 论文结构安排1二 系统分析与设计22.1系统要求22.2 实现方法和原理22.2.1文件的逻辑结构22.2.2文件的物理结构22.2.3目录结构32.2.4磁盘状态42.2.5用户接口5三 系统实现63.1磁盘管理63.1.1全局变量与结构体63.1.2磁盘的初始化函数63.1.3磁盘的分配73.1.4磁盘的归还73.1.5磁盘状态的显示83.2目录结构的实现93.2.1创建目录93.2.2删除空目录113.2.3删除目录113.3文件123.3.1建立文件123.3.2删除文件133.3.3保存文件143.3.4复制文件153.3.5移动文件153.4创建文件的窗口163.4.1流程图16四 结束语18一 引言1.1性质操作系统是计算机科学与技术专业的主要专业基础课和主干课。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。1.2 教学目的通过模拟操作系统的全部或者部分功能的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解，达到联系编程的目的，提高学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力，为学生从事科学研究和独立负担计算机及其应用方面的工作打好扎实的基础。1.3 任务和要求模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，本系统要求实现文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配和回收、文件的保护和用户接口。1.4意义通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解，掌握了初步分析实际问题的能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。同时使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力。1.5 论文结构安排本论文主要阐述四部分内容，引言部分，主要说明本次操作系统课程设计的性质、教学目的、教学任务与要求、意义以及论文的结构安排；系统分析与设计部分，主要阐述系统的主要功能模块以及每个模块计划采用的实现方法和原理；系统实现部分，主要通过流程图等工具描述主要模块的实现流程；最后一部分，结束语部分，主要书写已经实现的本系统存在的不足、改进方案和在课程设计中的实际感受。19二 系统分析与设计2.1系统要求本系统要求实现文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配和回收、文件的保护和用户接口。2.2 实现方法和原理2.2.1文件的逻辑结构文件的逻辑结构采用流式结构，文件的内容均采用文本文件，系统中有两种文件，一种是存放任意字符的文件，一种是可执行文件，可执行文件的内容就是系统内进程的程序体。可执行文件要包括如下命令：X=?； 给i赋值一位数X+； i加1X-； i减1!?； 第一个？为A,B,C中某个设备，第二个？为一位数，表示使用设备的时间end; 表示文件结束2.2.2文件的物理结构文件的物理结构采用索引文件，每个文件分配一个索引块（用来存放索引的盘块）把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中，按照这种分派方式存储的文件就是索引文件。由于索引块就是一个存放许多盘块号的盘块，因此，为使系统能找到文件存放的地址，文件目录项记录该文件索引块的盘块号和文件长度。为一个大文件分配磁盘空间时，如果所分配除去盘块的盘块号，已经装满一索引块时，便需再为该文件分配另一个索引块，用于将以后继续分配给该文件的盘块号记录其中，以此类推。同时，应为这些索引块再建立一级索引，即系统再分配一索引块，作为一级索引块的索引块，将第一块、第二块、第三块、索引块的盘块号写入此索引块中，这样便形成了二级索引的分配方式，如果文件非常大的时候，还可以用三级、四级索引分配方式。本系统实现二级索引，如图2-1所示：图2-1 文件索引分配方式2.2.3目录结构目录结构采用树形目录结构，根目录项既可以表示一个普通文件，也可以是下一级目录的目录文件的一个说明项，如此层层类推，形成一个树形层次结构，如图3-3所示：图2-2 树形目录结构uSuSbcElilanxiaabcu2uSabcHHTabcJ2Y根目录文件目录2.2.4磁盘状态磁盘使用情况用空闲块成组链接法来记录：把空闲块分成若干组，把指向一组中各空闲块的指针集中在一起，每一组的第一个空闲块中登记下一组空闲块的块号和空闲块数，余下不足一组块数的空闲块的块号级快数登记在一个专用块中，这样既可方便查找，又可减少为修改指针而启动的磁盘的次数，在本系统中将第0块作为专用块，如图2-1是空闲块成组链接示意图：图2-3 空闲块成组链接示意图2.2.5用户接口用户接口提供用户命令接口，具体实现以下命令：1.创建文件：create 文件名2.拷贝文件：copy 源文件名 目标文件名 （拷贝文件可同名拷贝，也可更名拷贝）3.删除文件：delete 文件名4.移动文件：move 源文件名 目标文件名（磁盘内和磁盘间文件移动不同，磁盘内的移动实际只是目录的改变，并不需要真的移动文件；磁盘间的文件移动实际上是先拷贝文件到目标磁盘，然后再删除源文件。）5.显示文件：type 文件名（仅仅是显示文件内容）6.编辑文件：edit 文件名（此命令完成对文件的编辑，只读文件不可以修改。）7.改变文件属性：change 文件名 属性（将文件在只读和非只读、隐藏和非隐藏之间转换。）8.磁盘格式化命令：format9建立目录： makdir 目录名(建立目录，若有同名目录存在，则建立失败。)10.删除空目录：rdir 目录名（只能删除空目录，非空目录不能删除）11.删除目录：deldir 目录名（既可以删除空目录，又可以删除非空目录，对与非空目录，首先要删除其下文件和目录，然后才能删除其本身。）三 系统实现3.1磁盘管理3.1.1全局变量与结构体文件控制块：public class FCB byte name=new byte3; /文件名或目录名 byte type; /文件类型(扩展名) 0代表exe文件,1代表txt文件, byte attribute; /文件属性 byte address; /文件起始盘块号 char length; /文件长度3.1.2磁盘的初始化函数根据成组连接法，将磁盘的空闲块进行链接，具体如下：DISK.disk_state_array0, 0 = 3;for (int i = 1; i 4; i+) DISK.disk_state_array0, i = 6 - i;for (int i = 5; i 256; i = i + 10) for (int j = 1; j = 10; j+) DISK.disk_state_arrayi, j = i + 11 - j; DISK.disk_state_arrayi, 0 = 10;for (int i = 0; i 256; i+) for (int j = 0; j 1是否查询L单元内容，即专用块的内容把该块分配给申请者空闲块数减1其值=0否将该块内容复制到专用块是申请失败把该块分配给申请者结束图3-1 分配一个磁盘块的流程图3.1.4磁盘的归还当归还一块时，只要把归还块的块号登记到专用块的当前组中且将空闲块数加1，如果当前组已经满10块，则把专用块中的内容写到归还的那块中，该归还块作为新组的第一块，如图3-2所示：图3-2 归还一个磁盘块的流程图开始查询L单元的空闲块数，即专用块中记录的空闲块数把专用块内容写入归还块中将归还块号填入专用块的1单元将专用块的0单元置成1结束空闲块数0&Itemnumber0) Disk.Seek(64 * (disknumber - 1) + 8 * (Itemnumber - 1), SeekOrigin.Begin); Disk.Write(buffer.Name, 0, buffer.Name.Length); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Type); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Attribute); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Address); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(Convert.ToByte(buffer.Length); Disk.Close(); 3.3.4复制文件复制文件是建立在建立文件和保存文件的基础之上的基础之上的，首先，根据文件名建立文件，然后将内容写到新建立的文件里，就完成了复制文件的功能。3.3.5移动文件 文件的移动，分两种情况，如果是同盘的文件移动，首先，调用建立目录函数，建立新的文件目录，然后，将新的文件目录地址项改成被移动的文件的地址项内容，最后，将被移动