2011秋《操作系统课程设计》2011

1、操作系统课程设计任务书课程设计时间安排：课程名称班级周次星期节次实验室操作系统课程设计2009软件工程1全周下午一、 课程设计目的 操作系统课程设计是计算机类专业的集中实践性环节之一，是学习完操作系统课程后进行的一次全面的综合练习。其目的在于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，理解操作系统在计算机系统中的作用、地位和特点，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，为今后从事的各种实际工作，如设计、分析和改进各种系统软件和应用软件提供必要的软件理论基础。设计内容一 页式虚拟存储管理页面置换算法1目的和要求在熟练掌握计算机虚拟存储

2、技术的原理的基础上，利用一种程序设计语言模拟实现几种置换算法，一方面加深对原理的理解，另一方面提高学生通过编程根据已有原理解决实际问题的能力，为学生将来进行系统软件开发和针对实际问题提出高效的软件解决方案打下基础 2实验内容阅读教材计算机操作系统第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。模拟实现页式虚拟存储管理的三种页面置换算法（OPT、FIF O和LRU），并通过比较性能得出结论。前提：（1）页面分配采用固定分配局部置换。（2）作业的页面走向和分得的物理块数预先指定。可以从键盘输入也可以从文件读入。（3）置换算法的置换过程输出可以在显示器上也可以存放在文件中，但必须清晰可读，便于检验。 3实验环

3、境Windows操作系统、VC+6.0C语言4实验提示（1）基础知识 存储管理是操作系统进行资源管理的一个重要功能。现代操作系统广泛采用虚拟存储的技术对内存进行扩充。实现虚拟存储的一个主要技术手段就是将辅存和主存统一管理，在二者之间进行对换，从而形成物理上两级而逻辑上一级的存储管理系统。一个置换算法的好坏对这个逻辑上的单级虚存的性能起着极其重要的作用，而且会影响处理机的调度性能。 对于本任务规定的前提：页面分配采用固定分配局部置换，则置换发生的时机是作业已经将操作系统分配的固定数目的物理块全部用完且发生缺页的时候。此时必须要将已经装入内存的部分逻辑页面换出以便将所缺的页面调入内存。置换算法就是

4、一个决定将内存中“哪一个”页面换出的算法。（2）数据结构要模拟实现某一个置换算法，有如下一些对象需要用相关的数据结构来描述：l 作业的页面走向（执行过程中对页面的访问顺序）。可以用数组也可以用字符串。如果用数组，则页面走向的长度受数组长度限制，如果用字符串，则需要将字符串进行解析，将字符串经过解析处理后变成一个页面的排列顺序。考虑最佳置换算法（“向前看”）和其他置换算法（“向后看“）的特点。l 页框（作业分得的物理块）。由于作业分得的物理块数在置换算法执行之前已经确定，可以用一些比较简单的数据结构实现。在综合置换算法的原理，可以灵活采用相应的数据结构，尽可能使程序的时间复杂度最低。如对于FIF

5、O，队列最合适，对于LRU，则数组和堆栈都比较合适，采用不同的数据结构还要配合在数据结构上的相应操作才行。 （2）功能模块划分 大体上可以将整个程序的模块划分成如下几个部分：1）主模块：主要是初始化、界面和模块调用。2）页面走向输入模块。（从键盘读入数据结构或将页面走向写入文件）3）置换算法模块。 * 判断模块。决定换出哪一块。每一种置换算法对应一种判断算法。* 调整模块。根据判断模块的结果，调整作业分得物理块集合中逻辑页面的情况。 * 置换过程输出模块（在显示器上显示或写入文件）。该模块每发生一次置换，由置换算法模块调用一次。*.除此之外，有些反复执行的操作考虑用过程或函数实现。总而言之，整

6、个程序应该结构清晰，界面友好，可读性好，易调试，易扩充，易维护。 设计内容二 磁盘的虚拟参考文献谭文，杨潇，邵坚磊.Windows内核安全编程M,电子工业出版社.设计内容三 文件系统的过滤与监控参考文献谭文，杨潇，邵坚磊.Windows内核安全编程M,电子工业出版社.设计内容四 模拟实现银行家算法实现死锁避免1目的和要求在熟练掌握死锁发生原理和解决死锁问题的基础上，利用一种程序设计语言模拟实现利用银行家算法实现死锁避免，一方面加深对原理的理解，另一方面提高学生通过编程根据已有原理解决实际问题的能力，为学生将来进行系统软件开发和针对实际问题提出高效的软件解决方案打下基础。2实验内容模拟实现银行家

7、算法实现死锁避免。3实验环境Windows操作系统、VC+6.0C语言4实验提示模拟实现银行家算法对系统资源进行分配，以防止死锁的出现。本课题肯定不可能实现对实际操作系统的资源管理，而是通过对模拟资源数据的处理，检测银行家算法在防止死锁出现的作用。l 银行家算法描述：第一部分:银行家算法(扫描)1如果Request=Need,则转向2;否则,出错2如果Request=Available,则转向3,否则等待3系统试探分配请求的资源给进程4系统执行安全性算法第二部分:安全性算法1.设置两个向量(1).工作向量:Work=Available(表示系统可提供给进程继续运行所需要的各类资源数目)(2).

8、Finish:表示系统是否有足够资源分配给进程(True:有;False:没有).初始化为False2.若Finishi=False&Need=Work,则执行3;否则执行4(i为资源类别)3.进程P获得第i类资源,则顺利执行直至完成，并释放资源:Work=Work+Allocation;Finishi=true;转2请充分理解以上银行家算法描述的核心思想。（详细银行家算法描述见p95）l 本课题的设计思路：l 需根据教材上银行家算法的描述定义一些模拟数据：系统中资源的种数（假设：n）；每类资源的数量（假设：m1，m2,mn）；当前系统中资源的使用情况等。l 设计方法：通过静态数据，人工输入来

9、完成银行家算法的工作流程。此方法只需给出一个当前系统资源的使用情况的模拟数据矩阵（该数据可事先保存于磁盘文件，程序执行后从该磁盘文件读入矩阵数据），然后通过用户手工输入下一个进程的资源申请要求的一维向量（控制台输入，此方式可以输入各种资源请求的可能情况,以检测当前的资源申请后是否系统处于安全状态）。操作系统课程设计报告内容和撰写规范课程设计要求：1、本次课程设计选题原则上采用一人一题的模式，每人从备选题目中选取题目独立完成。2、选用适当的编程工具编写程序，实现系统的基本功能，鼓励自行增加新功能；3、编程工具：汇编，C，Java任选。4、程序编写完成后，需撰写课程设计报告，其内容包括：1) 封面

10、（统一使用附件1的格式）2) 需求分析：分析和描述相关题目的目的、基本要求和研究内容； 3) 概要设计：包括如何划分功能模块，各功能模块之间的结构图，以及各模块的功能描述；4) 详细设计：设计数据结构并实现相关模块以满足系统的功能要求，并加以注释说明；5) 测试：对程序在设计过程出现的问题进行分析、解释给出相应的说明；6) 运行结果：包括典型的界面、输入和输出数据等；7) 课程设计总结：包括课程设计中遇到的问题，解决问题的过程及体会、课程设计的收获、对程序开发的认识与思考等。8) 参考文献9) 附录：包括主要程序清单，要有适当的注释，使程序容易阅读。设计报告格式要求：论文应使用A4纸单面打印，

11、用蓝色或黑色钢笔撰写或打印。课程设计封面使用附件1的格式。课程设计内容使用附件2的格式。课程设计验收1、运行所设计的系统；2、回答指导老师的有关问题；3、上交课程设计报告，以A4幅面打印出来；注意：凡发现抄袭（源程序或课程设计报告），抄袭者与被抄袭者的成绩皆以零分计，并向学院报告；课程设计的最后成绩共100分，由以下几个方面组成:编号项目名称分值细则1程序设计及运行45分1系统所实现的功能202程序结构的合理性与清晰程度103界面的美观、易操作程度54回答老师的提问102课程设计报告40分1格式规范202层次清晰103语言通顺103独立完成情况10分在老师或者同学的指导和帮助下才能完成课程设计

12、者，酌情扣分4遵守纪律情况5分1、不按时上机者，每次扣除1分；2、无故不按时上机达三次者，取消本次课程设计资格，成绩以零分记；成绩评定标准 优（90100）：严格遵循设计工作要求中的标准；圆满完成课程设计的实践部分；课程设计说明书撰写内容及格式完全符合要求。 良（8089）：较好遵循设计工作要求中的标准；较好完成课程设计的实践部分；课程设计说明书撰写内容及格式完全符合要求。 中（7079）：较好遵循设计工作要求中的标准；完成课程设计的实践部分；课程设计说明书撰写内容及格式基本符合要求。 差（6069）：基本遵循设计工作要求中的标准；大部分完成课程设计的实践部分；课程设计说明书撰写内容及格式基本

13、符合要求。 不及格（60）: 未遵循设计工作要求中的标准；未完成课程设计的实践部分；课程设计说明书撰写内容及格式不符合要求。附件1操作系统课程设计报告院 系 题 目 学生姓名 学生学号 专业班级 指导教师 完成时间 附件2（空2行） 目 录 （4号黑体，居中）1 问题的提出（作为正文第1章，小4号宋体，行距18磅，下同） 12 （正文第2章） Y2.1 （正文第2章第1节） Y2.2 （正文第2章第2节） Y2.X （正文第2章第X节） Y3 （正文第3章） Y（略）X （正文第X章） Y结论 Y致谢 Y参考文献Y附录A 源代码 （必须） Y附录B （必要时） Y图1 （必要时） Y图2 （必

14、要时） Y表1 （必要时） Y表2 （必要时） Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；2X、Y表示具体的阿拉伯数字；正文部分：请留出一个汉字的空间，下同1 问题的提出（可作为正文第1章标题，用小3号黑体，加粗，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行，这些要删）（小4号宋体，1.5倍行距）11 （作为正文2级标题，用4号黑体，加粗）（小4号宋体）1.1.1 （作为正文3级标题，用小4号黑体，不加粗）（小4号宋体）2 （作为正文第2章标题，用小3号黑体，加粗，并留出上下间距为：段前0.5行，段后0.5行）（小4号宋体）注：1正文中表格与插图的字体一律用5号宋体；2正文各页的格式请以此页为标准复制，页眉中的页码用阿拉伯数字表示（本文档的页码已设置成自动格式）；3为保证打印效果，学生在打印前，请将全文字体的颜色统一设置成黑色。（空2行） 结 论（小3号黑体，居中）（小4号宋体，1.5倍行距）（空2行） 参 考 文 献（小3号黑体，居中）1（小4号宋体，行距18磅）2 3 例如：1 胡曰利，吴晓芙.林木生长与养分动态模型研究V杉木林曲线1.中南林学院学报，1999，19（4）：1-72 曾思齐,欧阳君祥. 马尾松低质低效次生林分类技术研