操作系统课设报告-华航

北华航空航天工业大学课程设计报告华北航空穿孔科学院操作系统课程设计报告传送报告标题：程序排程演算法银行家算法虚拟内存中的页面替换算法磁盘调度算法作者部门：计算机科学与工程系作者的专长：计算机科学与技术作者所在的类：B0951作者姓氏：讲师姓名：赵辉完成时间：2011年12月15日北华航空航天工业大学学术办公室系统摘褥子在当前的市场经济体制下，计算机产业不断发展和掌握，人们对操作系统的要求也越来越高。操作系统的可靠性和有效性起着重要的作用，不仅提高了计算机资源的利用率，而且由于操作系统便于用户使用，有效和完善的计算机系统的开发成为了大势所趋。本文利用Visual Basic6.0写入程序，通过相关的理论基础和技术支持编译了此系统，在操作系统中实现了一些重要算法，并基本模拟了实际操作系统中几种主要算法的实现过程。流程调度算法的第一服务，短流程优先，高响应率优先。银行家算法的资源申请和安全检查，虚拟页面替换算法的先进先出，最近最久未使用和最佳算法。磁盘调度算法中的优先服务算法优先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法和循环扫描算法。该过程主要包括流程调度系统、银行家系统、虚拟内存中的页面替换、磁盘调度系统等四个方面。各系统经过全面调试，工作正常，达到了预期的效果。关键字：操作系统进程调度银行家的虚拟内存中的页面替换磁盘调度任务名称进程调度算法完成时间第16周指导教师赵辉职称讲师学生姓名半级B0951总体设计要求和技术要点流程调度算法的基本流程编程，设计要求：(1)可以选择进程调度算法(第一服务、短进程优先算法和高响应比优先算法)。(2)您可以输入进程数(至少4个进程)，以及每个进程的提交时间和运行时间。(3)可以显示调度过程和平均周转时间和平均周转时间。工作内容和调度1.14周：展开任务、软件设计2.15-16周：代码编写、机器调试3.16周：软件验收，创建课程设计报告4.17周：提交课程设计结果课程设计结果1.课程设计报告2.源代码任务名称银行家算法完成时间第16周指导教师赵辉职称讲师学生姓名半级B0951总体设计要求和技术要点模拟银行家算法和安全算法，编写防止死锁的程序。假定系统资源有三种：a、b和c，您可以运行五个流程。此程序的基本功能包括：1，方案可以输入3个资源数，5个流程中3个资源的最大负荷、分配和负荷。2、可以确定系统是否处于安全状态，如果处于安全状态，可以提供安全序列。3.在申请资源时，您可以确定哪些流程可以将资源分配给申请流程。工作内容和调度1.14周：展开任务、软件设计2.15-16周：代码编写、机器调试3.16周：软件验收，创建课程设计报告4.17周：提交课程设计结果课程设计结果1.课程设计报告2.源代码任务名称替换虚拟内存中的页面完成时间第16周指导教师赵辉职称讲师学生姓名半级B09513总体设计要求和技术要点虚拟内存页面更换的基本流程编程，设计要求：(1)您可以输入进程的页面访问序列和分配的内存块数。(2)页面替换算法(先进先出算法、最近未使用的算法和最佳替换算法)。(3)页面更换过程可以用下图表示。工作内容和调度1.14周：展开任务、软件设计2.15-16周：代码编写、机器调试3.16周：软件验收，创建课程设计报告4.17周：提交课程设计结果课程设计结果1.课程设计报告2.源代码任务名称磁盘调度算法完成时间第16周指导教师赵辉职称讲师学生姓名半级B0951总体设计要求和技术要点编程实现了下一个磁盘调度算法，并找到了每个算法的平均寻道长度。设计要求：(1)您可以输入程序要访问的轨迹序列，以及当前头所在的轨迹数。(2)可以选择磁盘调度算法(第一服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法和循环扫描算法)。(3)磁盘计划顺序和平均寻道长度可以用下图表示。工作内容和调度1.14周：展开任务、软件设计2.15-16周：代码编写、机器调试3.16周：软件验收，创建课程设计报告4.17周：提交课程设计结果课程设计结果1.课程设计报告2.源代码列表第一章简介11.1课程设计的背景和重要性11.1.1课程设计的理论研究基础11.1.2课程设计的重要性21.2课程设计环境2第二章需求分析22.1功能要求22.1.1进程调度算法22.1.2银行家算法32.1.3更换虚拟内存中的页面32.1.4磁盘调度算法32.2问题的解决方案42.2.1计划流程42.2.2银行家算法42.2.3更换虚拟内存中的页面42.2.4磁盘调度算法4第三章系统设计53.1数据设计53.1.1结构设计51.过程调度算法的结构设计5银行家算法的结构设计5虚拟内存的页面替换结构设计5磁盘调度算法的结构设计53.1.2函数设计61.过程调度算法的函数设计6银行家算法的函数设计6虚拟内存中页面替换的函数设计6磁盘调度算法的函数设计6第四章系统实施74.1结构实施74.1.1进程调度算法的结构实现74.1.2银行家算法的结构实现84.1.3实施虚拟内存的页面替换结构84.1.4磁盘调度算法的结构实现84.2函数实施84.2.1进程调度算法的函数实现84.2.2实施银行家算法的功能184.2.3虚拟内存中页面置换的函数实现254.2.4实现磁盘调度算法的功能334.3实施主要功能464.3.1实现进程调度算法的主要功能464.3.2实施银行家算法的主要功能464.3.3虚拟内存中页面替换的基本函数实现474.3.4实现磁盘调度算法的主要功能494.4系统接口504.4.1进程调度算法执行界面504.4.2银行家算法执行界面504.4.3用于替换虚拟内存中页面的执行界面514.4.4磁盘调度算法执行接口51第五章系统测试515.1测试模块515.1.1测试进程调度算法的模块515.1.2银行家算法的模块测试535.1.3测试虚拟内存中页面更换的模块545.1.4测试磁盘调度算法的模块555.2课程设计过程中遇到的问题57总结58审计59参考文献60第一章简介操作系统是计算机中最重要的软件。计算机的迅速发展，好的操作系统使人们可以方便地使用计算机。推动操作系统发展的主要动力是计算机利用率的持续改善、用户、设备的持续更换、计算机结构的持续发展等。操作系统的目的：有效性、便利性、可扩展性和开放性。为了使操作系统更加完善和适应计算机的发展，好的操作系统和好的算法是关键。操作系统的资源管理方式依赖于好的算法。这次课程设计中的算法都是通用的，在编写过程中更详细地了解这些算法的应用很重要，减少了系统的脆弱性，提高了安全性。1.1课程设计的背景和重要性1.1.1课程设计的理论研究基础(1)流程计划算法：第一服务(FCFS)计划算法：使用此算法，每个计划通过从准备的流程队列中选择第一个进入该队列的流程，然后将处理器分配给该队列来实现。只有在流程运行完成或事件发生阻止后，流程调度器才会将处理者指派给其他流程。短作业优先级(SJF)算法根据作业长度计算优先级，作业越短，优先级越高。工作的长度是以工作所需的执行时间来测量。高响应率优先级调度算法：该算法同时考虑了任务等待时间和任务执行时间。响应百分比=(等待时间请求服务时间)/请求服务时间(2)银行家算法：当每个新流程进入系统时，断言运行过程中可能需要的每个资源类型的最大单位数不得超过系统拥有的资源总数。流程请求资源组时，系统必须首先确定是否有足够的资源分配给流程。进一步计算将这些资源分配给进程后，系统是否可以保持不安全状态。否则，资源将分配给该资源，否则进程将排队。(3)虚拟内存中的页面置换算法：由于内存中的物理块数有限，因此通常通过虚拟内存扩展内存，以便某些页面表首先进入内存块，如果需要访问的页面不在当前内存块中，则需要替换原始页面。先进先出算法：按照进入内存的顺序，当后续页面当前不在内存块中时，需要转入的页面首先替换进入内存块的页面。最近最长时间未使用的替换算法：当需要访问的页面不在内存块中时，替换当前内存中长时间未使用的页面。最佳替换算法：最佳替换算法事先知道系统将使用哪些页面，以后最少使用的页面替换，实际上当时是不可能实现的，所以这次算法没有实现。(4)磁盘调度算法：主要计划对磁盘序列的访问，如优先级服务、最短寻道时间优先级、扫描算法和循环扫描算法。第一项服务是在当前音轨数中按访问顺序依次访问相应音轨。最短的导航时间首先按当前曲目中最短的曲目访问。扫描算法是以当前轨道号码增加的方向依次访问当前轨道中最短的轨道，然后向外访问。循环扫描算法是按当前轨道编号增加的方向依次访问当前轨道中最短的轨道，然后从内部向外访问。1.1.2课程设计的重要性课程设计是学生完成操作系统课程后实施的综合性综合教育，通过课程设计，使学生更好地掌握操作系统的原理和实现方法，加深对操作系统基本理论和重要算法的理解，加强学生的实践能力。提高对结构、标准输入/输出函数、格式输出、一些最佳选择比较、搜索算法等的理解，实现基本教育要求，提高对操作系统理解的新层次，提高对各种任务的操作系统调度和处理的理解。1.2课程设计环境软件环境：Microsoft Visual C 6.0环境硬件环境：HP笔记本电脑。酷睿2处理器、1G独立显卡、320硬盘。第二章需求分析2.1功能要求2.1.1进程调度算法流程调度算法的基本流程编程，设计要求：(1)可以选择进程调度算法(第一服务、短进程优先算法和高响应比优先算法)。(2)您可以输入进程数(至少4个进程)，以及每个进程的提交时间和运行时间。(3)下图显示了调度过程和平均旋转时间以及平均旋转时间。2.1 .2银行家算法模拟银行家算法和安全算法，编写防止死锁的程序。假定系统资源有三种：a、b和c，您可以运行五个流程。此程序的基本功能包括：(1)程序可以输入3个资源数、5个流程中3个资源的最大负荷、分配和负荷。(2)可以确定系统是否处于安全状态，如果处于安全状态，可以提供安全序列。(3)进程提出资源请求时，可以确定是否可以将资源分配给申请进程。2.1 .3更换虚拟内存中的页面(1)您可以输入进程的页面访问序列和分配的内存块数。(2)页面替换算法(先进先出算法、最近未使用的算法和最佳替换算法)。(3)页面更换过程可以用下图表示。(4)可以计算缺少的页数和缺少的页数百分比。2.1 .4磁盘调度算法编程实现了下一个磁盘调度算法，并找到了每个算法的平均寻道长度。设计要求：(1)您可以输入程序要访问的轨迹序列，以及当前头所在的轨迹数。(2)可以选择磁盘调度算法(第一服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法和循环扫描算法)。(3)磁盘计划顺序和平均寻道长度可以用下图表示。2.2问题的解决方案2.2.1计划流程使用结构阵列保存有关进程的信息，首先按时间顺序排列所有提交的进程，然后在时间相同的情况下启动短进程。首先，服务计划算法确定到货时间，然后根据到货时间计划该流程。仅在最后一个进程结束后下一个进程到来的情况下，确定短任务优先级或首先到达时间，或使用最短进程优先级，否则，首先按照服务提供的顺序安排运行。到达时间相同的话，短作业优先，运行时间相同的话，先启动服务。高回应率优先顺序排程演算法会在一