操作系统实验报告

实验二进程调度1。目得与要求通过这次实验,理解进程调度得过程，进一步掌握进程状态得转变、进程调度得策略，进一步体会多道程序并发执行得特点，并分析具体得调度算法得特点，掌握对系统性能得评价方法。2.实验内容阅读教材《计算机操作系统》第二章与第三章,掌握进程管理及调度相关概念与原理。编写程序模拟实现进程得轮转法调度过程，模拟程序只对PCＢ进行相应得调度模拟操作，不需要实际程序.假设初始状态为:有n个进程处于就绪状态,有ｍ个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度（调度过程中,假设处于执行状态得进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源,唤醒处于阻塞队列队首得进程。程序要求如下:1）输出系统中进程得调度次序;2）计算CPU利用率。3。实验环境Ｗiｎdｏｗs操作系统、VC+＋６、0Ｃ语言４设计思想：（1)程序中进程可用PCB表示，其类型描述如下:sｔruｃtＰCB＿type｛iｎtpｉd；//进程名inｔｓtate；//进程状态2——表示“执行”状态1——表示“就绪”状态0-—表示“阻塞”状态intcpｕ_tiｍe;//运行需要得CＰU时间（需运行得时间片个数）｝用PCB来模拟进程；（２）设置两个队列，将处于“就绪”状态得进程PＣB挂在队列rｅady中；将处于“阻塞”状态得进程PCB挂在队列bloｃｋed中。队列类型描述如下：structQueueNｏｄｅ｛stｒuctＰＣＢ_tｙpePCＢ;ＳtruｃtQueueNoｄｅ＊next；｝并设全程量:sｔructＱｕｅueNode＊ready_heaｄ＝NULL,／／reaｄy队列队首指针*ｒeaｄy_taｉl=ＮULL，//readｙ队列队尾指针＊blｏcked＿heａd=NＵＬL,／/blｏcｋｅd队列队首指针＊blocｋed_tａil=NＵＬL；//bｌoｃkｅd队列队尾指针（3）设计子程序:staｒt_state(）;读入假设得数据，设置系统初始状态，即初始化就绪队列与阻塞队列。dｉspａtｈ();模拟调度,当就绪队列得队首进程运行一个时间片后,放到就绪队列末尾，每次都就是队首进程进行调度,一个进程运行结束就从就绪队列中删除，当到t个时间片后，唤醒阻塞队列队首进程。caｌcｕlate(）；就绪进程运行一次，usｅｃpu加1，当就绪队列为空时unusecpu加1，ＣPU利用率为uｓe_cpｕ/(ｕse＿ｃｐu+ｕnuse_ｃpu)。5源代码：＃iｎclｕde<sｔdio、h〉＃include<stｄｌib、ｈ＞structＰＣB_ｔyｐe{intpｉd；//进程名iｎtｓtaｔe；//进程状态／/2－—表示”执行＂状态//1－—表示＂就绪"状态//0－-表示＂阻塞＂状态ｉntｃpｕ_tｉｍe；/／运行需要得CPＵ时间（需运行得时间片个数）}；sｔructQueueNode｛structＰCB_typePCB；sｔrｕctQueuｅNode*neｘｔ;｝;struｃｔQueuｅNoｄe*reaｄy_ｈｅad=ＮULＬ,//rｅady队列队首指针＊reａdｙ_tａiｌ＝NULL，/／rｅady队列队尾指针＊block_head=ＮULL，/／ｂlｏckｅd队列队首指针*bｌｏcｋ_taｉl＝NULL;//blocked队列队尾指针inｔuse_cpｕ，unuse_cｐu;voｉｄstart＿statｅ()//读入假设得数据，设置系统初始状态｛intn,m;ﻩinti；ﻩsｔructＱｕeｕeNoｄｅ＊ｐ，*ｑ；ﻩｐｒiｎtf("输入就绪节点个数ｎ：")；ﻩscanf("%d”，＆n）;ﻩprinｔf（"输入阻塞节点个数ｍ：”）; scaｎf(＂％d”,＆m）;p=(struｃtQｕeueNode＊）malloc(sizeof(strucｔQｕeueNode））; p->nｅxt=NＵLL； rｅadｙ＿hｅad＝reａdy_taｉl=ｐ；ﻩfｏr（i=0；i＜n;i++) ｛ﻩp＝（struｃtQｕeueNodｅ*）malloc（sizeof（ｓｔruｃtＱueuｅNｏde）); ｐ—＞nｅxt=NUＬＬ；ﻩp—>PCＢ、statｅ=1； prinｔｆ("输入就绪进程%d得pid与cpｕ_tｉｍe:"，i+1）; sｃanf（”％d％d”,&p-〉PCB、pid,＆p->PCB、cｐu_ｔime）; readｙ＿tail－>neｘt=p； ﻩrｅady_ｔaiｌ＝p； }ｑ＝（strｕctＱueueＮodｅ＊)malｌoc（sizeｏf(ｓtructQｕｅueNode)）;ﻩｑ->ｎext=NULL； blｏcｋ_hｅａd＝ｂlock_ｔail=ｑ; fｏｒ（i=0；ｉ<ｍ；i+＋） ｛ q＝（sｔrucｔＱueueNｏdｅ＊）maｌｌoc（ｓiｚeof（strｕctＱｕeuｅNoｄe)）；ﻩｑ-〉ｎext=NUＬＬ；ﻩq-〉PCB、ｓｔate=0;ﻩprintf("输入阻塞进程％ｄ得ｐid与ｃpu_timｅ：”,i+1)； sｃanf（”%d％ｄ",&ｑ->PCB、ｐｉｄ，&q—＞PCＢ、cpu_ｔime)； ﻩblocｋ_taiｌ—>ｎeｘｔ=q； block_tail=q; }ﻩprintf("\ｎ处于就绪状态得进程有:＼n");ﻩp=reａｄy_hｅａd－>ｎext; ｉ=1； whiｌe(ｐ) ｛printf（“进程％ｄ得pid与staｔe与ｃpｕ＿tｉme:％5d％5ｄ%5d＼ｎ”，ｉ,ｐ—>PCB、ｐid,p－＞PＣＢ、state,p—＞PCB、cpｕ_ｔime);ﻩ p=p—〉next;ﻩ i+＋; ｝｝voiｄdｉspath（)//模拟调度{inｔx＝０,t;use_cpｕ=0;unuse_ｃpu=０;printf("输入t:＂)；scanf(”%d",&t);prｉｎtｆ（"开始调度＼n＂）；whｉle（ready_hｅad！＝ready＿taｉl|｜blｏｃk＿heａd!＝bloｃｋ_taiｌ）｛ﻩstructQueueＮｏｄe＊p,＊q;iｆ(ｒeaｄy＿heaｄ!=readｙ_tail)｛ p=readｙ_heaｄ－〉ｎeｘt; ｒeady_head－>neｘt=p-〉ｎeｘt；ﻩﻩp－〉ｎexｔ=ＮUＬL;ﻩ iｆ（rｅady_heａd－＞ｎexｔ==NULL）ﻩ ｛ ﻩready＿tａｉl＝ｒeaｄy_hｅad；ﻩ ｝ ｐ—〉ＰCB、sｔate=2；ﻩﻩｐrinｔf(＂进程％ｄ调度＼ｔ”，ｐ－〉PCＢ、pid）； ﻩuｓｅ＿ｃpu＋+;ﻩ x++; ﻩp—>PCＢ、ｃpu_ｔime—-； ﻩｉｆ（ｐ-＞PＣＢ、cｐu_time) ﻩ{ ﻩｒeａdy＿ｔaiｌ－>neｘt=p；ﻩﻩ ｒeａdy_taｉl=ｐ；ﻩﻩ}ﻩﻩelse ｛ﻩ ﻩprｉntf（＂进程％d完成＼t"，ｐ－>PCB、pid）；ﻩﻩｆree（ｐ)；ﻩ } ｝ﻩelsｅ {ﻩunｕｓｅ_ｃpu＋+； ﻩx++；ﻩpriｎtf（"空闲一个时间片＼t”）； ｝ﻩiｆ(ｘ=＝t＆&blocｋ_hｅaｄ！＝ｂｌock_ｔaｉl) {ﻩﻩﻩｑ=block_ｈead—＞nｅｘt； blｏck_head－〉next=ｑ—>ｎｅxt;ﻩ ｑ－>nｅxt＝NULＬ; if(block＿heaｄ－〉nｅxt==NULL) ﻩ ｛ ﻩblock_ｔail=blocｋ＿head；ﻩﻩ ｝ ﻩ ready_ｔａiｌ－>next=q； ﻩ ready_tail＝q； ﻩﻩx=0； }｝}ｖoidcalcｕlate（）/／计算CＰU利用率{ prinｔf（＂\ｎｃｐｕ得利用率％.２f\n＂,（fｌoaｔ)use_ｃpu／（use_cpu＋unusｅ＿cpu）)；｝ｖoiｄmain()｛ｓtaｒｔ_state()；dispath()；calculaｔe（）;｝6运行结果:７实验总结：实验帮我复习了数据结构与C语言，且巩固课本知识，知道了如何定义结构体，如何在链接队列中增删节点。模拟进程调度帮我们巩固了进程三状态之间得变迁。懂得调式得重要性。总之，我们明白了理论联系实际.多瞧书,多上机。实验三可变分区存储管理１.目得与要求通过这次实验，加深对内存管理得认识,进一步掌握内存得分配、回收算法得思想。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与原理。编写程序模拟实现内存得动态分区法存储管理。内存空闲区使用自由链管理，采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配,内存回收时假定不做与相邻空闲区得合并。假定系统得内存共6４0K,初始状态为操作系统本身占用6４K。在t１时间之后,有作业Ａ、Ｂ、C、D分别请求8K、１6K、6４Ｋ、1２４K得内存空间；在t2时间之后，作业Ｃ完成;在ｔ3时间之后,作业Ｅ请求５0K得内存空间;在t4时间之后,作业D完成。要求编程序分别输出t１、t2、t3、ｔ４时刻内存得空闲区得状态。3.实验环境Wｉndows操作系统、VC++6、０C语言4、设计思想模拟内存分配与回收，要设置两个链队列，一个空闲区链与一个占用区链,空闲区链节点有起始地址，大小与指向下一节点得指针等数据域，占用区链节点有起始地址,大小，作业名与指向下一节点得指针等数据域，本实验用最坏适应算法，每次作业申请内存都就是从空闲链队头节点分配，如果相等，就删除空闲头结点,如果小于申请得,就不分配,否则就划分内存给作业,剩下得内存大小，重新插入空闲链队，按从大到小，接着把作业占用得内存放到占用区链节点得末尾。每次作业运行完,就要回收其占用得内存大小，把作业节点按从大到小插入到空闲链队中.５、源代码:＃include〈ｓtdiｏ、ｈ＞＃include＜stdｌib、h＞ｓtructfreeliｎkＮode｛intlen；intaddｒess；stｒｕctfｒeｅliｎkNｏde*nｅxt;}；struｃtbｕsylinｋNode{charｎame;intleｎ；iｎtaddrｅｓs；strｕcｔbusyｌｉnkＮode＊next；}；sｔrucｔfrｅeｌiｎｋNode＊fｒeｅ_head＝NULL;//自由链队列（带头结点)队首指针strucｔbusyｌｉnkＮode*busｙ_ｈｅａd=ＮUＬL;//占用区队列队（带头结点）首指针structbusylinkNode＊ｂｕsy_tail＝NＵLＬ;/／占用区队列队尾指针voidstａrｔ（ｖoid）/＊设置系统初始状态*/｛ﻩstrｕctfreｅlinｋNodｅ*ｐ;stｒuctｂｕｓylinｋNode*q;ｆree_head=（stｒｕcｔfreelinkNodｅ*）mallｏc（ｓizeof(sｔｒuctfreｅlinｋNode))；free_hｅａｄ->nｅxt=NＵＬL；//创建自由链头结点bｕｓy_heａd=buｓy＿taｉl＝(sｔruｃtbｕｓyｌｉnｋNｏde＊）mallｏｃ（sizｅoｆ（strucｔbusｙlinkNoｄe））；ｂuｓｙ_ｈead-〉nｅxt=NULL;//创建占用链头结点ｐ＝（stｒｕctｆreelinｋNode*）ｍalloc（sizeof(sｔｒuｃtfｒｅeliｎｋNode)）；p－>aｄdｒesｓ=6４；ｐ—〉ｌeｎ=640—64;//OS占用了6４Ｋp－〉ｎext＝NUＬL；ｆree_hｅaｄ->nｅxｔ＝p;q=(ｓtructbuｓylinｋＮode*）maｌｌoｃ（sizeof（ｓtrｕctｂusyliｎkＮoｄｅ));ｑ—〉namｅ='S'；/*Ｓ表示操作系统占用*/q—〉ｌen=64；q—〉ａdｄrｅsｓ＝0；ｑ－〉nexｔ=NULL；buｓy_hｅａd-〉ｎext=q;ｂｕsy_tａil=ｑ；}ｖoｉdrequｉreＭeｍo（cｈarnａme，inｔｒeｑuire）／＊模拟内存分配*/｛ freｅlinkNｏdｅ＊ｗ，*u,*v; busyｌiｎkNode*ｐ；ﻩiｆ（free_head—〉ｎeｘt-〉len＞=requirｅ) ｛ ﻩｐ＝(strｕctbｕsyliｎｋNode*)malｌoｃ（ｓizeof（ｓtructbusｙｌinkNode）)；p—〉name＝namｅ;p-＞addreｓs＝fｒee_head—＞next－>address；p—>len=require;ﻩ p->nexｔ=ＮULL；busy_tail－〉nexｔ=p；ﻩ bｕｓy_ｔaiｌ＝p; }ﻩelse ﻩprintｆ("Ｃan’tallocatｅ"）；w=free_heaｄ—>nｅxt；freｅ＿heａd-＞next=ｗ—>ｎeｘt；iｆ(w－>leｎ＝=rｅquｉre){ ﻩｆｒｅe（w）； ｝ ｅlｓeﻩ｛ﻩﻩw—〉ａｄdｒｅss＝ｗ－〉aｄdress+require;w->lｅn＝w—〉ｌｅn-reｑuiｒe；ﻩ｝u=free_head;v=ｆreｅ_hｅaｄ—〉neｘｔ；wｈiｌe（（v！＝NULＬ)&&(v-〉leｎ>w->leｎ)） ｛u=v； ｖ＝v－〉nexｔ； ｝ﻩｕ—>next=w；w—>nｅxｔ=v;}vｏｉdｆrｅeMeｍｏ（ｃhａｒnａme）/＊模拟内存回收＊/｛ﻩintlen；ｉntaddｒeｓs；ﻩbｕｓyｌiｎkNode*q，*p； freelinkNｏde*w，*ｕ,＊v; ｑ=busｙ＿hｅad；p＝buｓy_head-〉neｘt；while(（p!=NULL)＆&（p－〉name!=nａｍe））{q=p;ｐ=p-〉nexｔ;ﻩ}if(p==NUＬＬ） ｛ﻩﻩpｒiｎｔf（”%cisnotexiｓt”,name）；ﻩ｝ﻩeｌsｅ｛ ﻩif(ｐ＝=bｕsｙ_tａｉl） {busy_tail=q; }elseﻩﻩ｛q—>nexｔ=p—>ｎext;ｌeｎ=p-＞lｅn；ﻩﻩﻩａｄdress=ｐ—〉aｄｄresｓ； ﻩﻩfreｅ(ｐ）; w=(stｒuｃtfｒｅeｌｉnkNodｅ＊）maｌｌoc（sizeof（ｓtructｆreeliｎkNｏde））;w-〉len=leｎ；w—〉addｒess=ａddｒeｓｓ;ｕ＝frｅe＿heａd；v=ｆree_head—〉nｅxt;wｈile(（v!=ＮULL）&＆(v—>lｅn>len)） ﻩ｛u＝v；v=v-〉next;ﻩ ｝ u－〉next=w；