操作系统专业课程设计小型的操作系统

操作系统课程设计报告题目：一种小型操作系统班级：计122（杏）学号：姓名：贾苏日期：/06/23实验平台（1）软件平台：开发系统平台：Windows7（64）Microsoftvisualc++6.0测试系统平台：Windows7（64）硬件平台：cpu：AMDA6-3420APU内存：4GB硬盘：500G2.所需实现功能及相应阐述：（1）进程调度管理为了贴切现实中os，采用RR（轮转调度算法），且不提供顾客显式选取调度算法，即对顾客是透明。现实中解决器主频为1Ghz~3Ghz，选用中间点为1.5Ghz，得时间片大小为0.7ns，为以便计算*10，则时间片大小定为7ns。假设进程之间调度和切换不耗费cpu时间。（2）死锁检测与解决检测固然采用是银行家算法解决：让顾客选取kill一种进程，释放她所占有所有资源。（3）虚拟分页调度管理虚拟分页：给出是逻辑值访问磁盘将那个数据块放入到内存中内存中地址采用一定算法相相应于磁盘地址。特规定访存采用是按字节寻址内存大小128KB外存大小1MB即整个系统可以提供1MB逻辑地址空间供进程进行访问（在地址总线足够扫描内存状况下）。虚拟地址映射采用：直接映射法规定8kB为一种页面，故内存有16个页面，外存有128个页面。如果产生了内存已满，便会产生缺页中断，裁减采用FIFO算法，运用一种队列来做。某些内外存相应表00，128，2*128+0.......11，129，2*128+1.......22，130，2*128+2.......16127，128+16,2*128+16.........（4）I/O中断解决设中断来自两个方面：1.DMA输送开始和结束时中断设定一种宏定义为DMA一次传播数据量大小->DmaNum假定为10kb每次DMA开始：耗费1nscpu时间进行中断解决DMA结束：耗费2nscpu时间进行中断解决由操作系统课程知，DMA传播数据时不需要CPU干预。随机中断发生外部随机中断，cpu无条件及时响应，并执行中断解决程序，同样假设中断解决程序调度和切换不耗费cpu时间。（5）内存地址越界或内存局限性进程访问内存时超过了进程所要最大值，此时发生中断，已达到内存保护功能。内存局限性时即为当前动态地址重定位寄存器中值+进程所需内存大小超过了内存上限，此时进行内存紧凑，同步修改被移动进程中各个关于参数。3.总体设计开始开始内存管理查看运营状况开始运营外存空间查看查看cpu运营内存空间查看死锁检测与解除进程信息查看内存管理查看运营状况开始运营外存空间查看查看cpu运营内存空间查看死锁检测与解除进程信息查看4.程序所需数据构造及其抽象过程先定义本次操作系统外设资源，假设有A类资源10个，B类资源5个，C类资源6个->NeedRescourse;作业中各个进程都需要一种代号->ProcessName，各个进程到来时间不同，故需要记录一下->ArriveTime，每个进程所需要cpu时间是不够->NeedCpuTime，每个进程所需内存空间大小是不同样->NeedMem。各个进程中任务是不同故需要预先设定本进程中所要执行操作类型->OpKind，如果是计算型直接给出所需要cpu时间即可，如果是I/O型还需要给出所传播数据量大小->NeedTranDataNum，在此可以给OpKind做一种union型构造。多道程序程序在运营过程中需要对进程所需内存地址进行动态地址重定位，故在系统之中需要设立一种动态地址重定位寄存器，其中内容是下次进程可以使用内存始址->DynReg。抽象成果：structProcess{ charProcessName[10];//进程名字 intArriveTime；//ns级别 intNeedCpuTime；//此进程所需要时间 intNeedMem；//所需要cpu时间 FlagForOpOpKind；//用于批示是何种操作 intNeedTranDataNum；//给IO用数据块 intOpCpus；//计算类型操作所需cpu时间 intNeedRescourse[3];//需要资源数目NULL代表不需要使用 Process*next;};5.详细设计1.进程信息查看依次遍历所有链表，并将它们信息依次打印出来。实现函数名：voidShowProcessInfo()2.死锁检测和解除假定本系统中各个所需资源均是独占型资源，在进程运营过程中不再释放，故只需要遍历链表将各个进程中所需资源记录出来，只要不不不大于系统中预设即可，一旦进程所需资源不不大于系统中最大量，予以顾客选取kill一进程，已达到释放资源目。死锁检测函数：voidDeedLock() voidDeedLock_LookNeedRescourse()死锁解除函数：voidDeedLock_KillProcess()内存空间查看查看各个进程所占用内存空间，借助于DynReg这个全局变量实行内存空间动态重定位。实现函数：voidLookMem()查看CPU运营以CPU角度，查看作业运营状况，实现函数：voidLookCpu() voidLookCpu_ShowRunningProcess()外存空间查看外存空间是顾客工作区间，故只要遍历整个进程链表，记录出所有进程占有所有空间即可。实现函数：voidLookDiskMem()查看运营查看系统运营中各个资源使用状况：实现函数： voidShowRunningProcess() voidShowRunningProcess_CalculateCpuNeed(int*,int)内存管理缺页调度算法：FIFO（借助于循环队列实现）实现函数：voidMemToDiskMem()6.程序运营和调试1.打开程序初始界面：按系统提示输入进程数，及其有关各个参数2.输入完毕后主界面：顾客可以按下有关选取键实行关于各个操作。按下1查看各个进程信息可以看到刚刚输入各个进程关于信息4.按下2按下3查看运营时CPU使用状况可见此时系统是安全。系统出差提示按下1显示当前各个进程所需资源然后kill进程1后在查看一下作业中进程，发现被kill进程没有，实现了此功能。按下4查看内存使用状况按下5查看外存空间按下6查看运营状况按下7产看内存使用状况没有产生缺页产生缺页10.按下9退出此系统7.遇到问题自己编写映射表相称困难，一度想改用Java语言，在于对C++语言理解不够。出错解决没有完全做完，做不够精细，诸多地方直接结束对顾客输入数据做类型检查不够充分deletejob时总是浮现系统错误，后debug发现，由于对象之中存在不为空指针，导致出错，故再释放指针所占空间后系统正常运营。源代码#include<iostream>#include<cstring>#include<windows.h>#include<cstdlib>#include"CirQueue.h"//循环队列头文献usingnamespacestd;#defineMAXMEM128//定义本次操作系统最大内存容量#defineMAXDISKMEM1024//定义本次操作系统最大外存容量#defineYE10//定义本次操作系统分页大小并以此实现虚拟存储intUsedMAXMEM=0;intUsedMAXDISKMEM=0;//定义进程也许用到外部资源#defineA10#defineB5#defineC6//cpu#defineRR7//定义时间片大小为7ns#defineBEFOREDMA1//DMA之前所需cpu时间#defineAFTERDMA2//DMA之后所需cpu时间#defineONEDMANUM10//DMA一次最多传送10kb数据enumFlagForOp{ IO,Calculate,others}；intDynReg=0;//定义用于描述动态地址重定位寄存器全局变量structProcess{ charProcessName[10];//进程名字 intArriveTime;//ns级别 intNeedCpuTime;//此进程所需要时间 intNeedMem;//所需要cpu时间 FlagForOpOpKind;//用于批示是何种操作 intNeedTranDataNum;//给IO用数据块 intOpCpus;//计算类型操作所需cpu时间 //假设others不需要其她各个操作。 intNeedRescourse[3];//需要资源数目NULL代表不需要使用0——a.... Process*next;};classJOB{ Process*p; Process*head; Process*head1;//建立一种备用链表 // Process*wait,*runing；//wait为等待链表running是正在运营进程public: JOB(){ head1=p=head=NULL;//初始化为空 cout<<"Pleasewaiting.TheSystemisinitial."<<endl; Sleep();//暂停一秒maybeSleep（） cout<<"Systemisalready.Nowyoushouldenterinformationofyoujob."<<endl; intn; cout<<"enteryourjob'sprocessnum."<<endl; cin>>n; while(n){ p=newProcess(); cout<<"pleaseenterthenameofprocess."<<endl; cin>>p->ProcessName; cout<<"pleaseenterthearrivetimeofprocess."<<endl; cin>>p->ArriveTime; cout<<"pleaseentertheNeedCpuTimeofprocess."<<endl; cin>>p->NeedCpuTime; cout<<"pleaseentertheNeedMemofprocess."<<endl; cin>>p->NeedMem; while(p->NeedMem>128){ cout<<"ThisSystemcan'tnotacceptyourjob！Maybeyourjobistoolarge！Pleaseenteranum<128"<<endl; cin>>p->NeedMem; } cout<<"pleaseentertheoperationofprocess.0toTranDiskNum,1tocpu"<<endl; intnn; cin>>nn; if(nn==0){ cout<<"pleaseentertheNeedTranDataNum."<<endl; cin>>p->NeedTranDataNum; p->OpKind=IO; }else{ cout<<"pleaseentertheOpCpus."<<endl; cin>>p->OpCpus; p->OpKind=Calculate; } cout<<"PLeaseentertheA,BorCyouneed"<<endl; for(inti=0;i<3;i++){ cin>>p->NeedRescourse[i]; } p->next=NULL;//尾结点为空表达一种节点完毕下面进行插入链表工作 head=SortLinkTable(head,p); n--； }//while LinkCopy();//将本次整顿好链表依次赋值赋给备用链表 Provide_Same_Process_Name();//检查重名现象 } voidProvide_Same_Process_Name(); voidVisitLinkTable(); Process*SortLinkTable(Process*,Process*); voidBeginRunning(); voidShowProcessInfo(); voidDeedLock(); voidDeedLock_KillProcess(); voidDeedLock_LookNeedRescourse(); voidLookCpu(); voidLookCpu_ShowRunningProcess(); voidLookMem(); voidShowRunningProcess(); voidShowRunningProcess_CalculateCpuNeed(int*,int); voidLookDiskMem(); voidLookMem_ChangeMem(); boolCheckMem(); voidLookDiskMem_Change(); voidLinkCopy();voidMemToDiskMem();~JOB(){ deletehead; deletehead1; deletep;}};JOB*job;//设立全局变量voidJOB::Provide_Same_Process_Name(){system("cls");charbuffer[10];Process*temp=head1;Process*temp1=head1;while(temp){ temp1=temp->next; while(temp1){ if(strcmp(temp->ProcessName,temp1->ProcessName)==0){ cout<<"Mini_OperationSystemhaddetectthesamenameprocessinyourjob!"<<endl; cout<<"ThisSystemcan'tacceptthissitution.PleaseRenameyourProcess！\nThanksforyourcorporation!"<<endl;cout<<"ThisisALLyourprocessname:"<<endl;VisitLinkTable(); cout<<"Enter1torenametheformer,0torenamethelater!"<<endl; intn=0; cin>>n; cout<<"NowEnternewName："<<endl; if(n==0){ cin>>buffer; strcpy(temp1->ProcessName,buffer); }else{cin>>buffer; strcpy(temp->ProcessName,buffer); } }//endif temp1=temp1->next; }//endwhiletemp1 temp=temp->next;}//while}voidAgainEnterJOB(){ system("cls"); deletejob; job=newJOB()；}voidJOB::VisitLinkTable(){//不加JOB前缀时候编译但是加上代表此函数是JOBclass之中 while(head1){ cout<<head1->ProcessName<<endl; head1=head1->next; }cout<<"\nNow，YoucanseeTheListtocheckout."<<endl;}voidJOB::LinkCopy(){Process*temp=NULL,*temp2=head;if(head1==NULL){cout<<"LinkCopy()isHere!"<<endl;}if(head1)//不为空时将其下一种置为空head1->next=NULL;head1=NULL;while(temp2){ //applyanewnode temp=newProcess();strcpy(temp->ProcessName,temp2->ProcessName); temp->ArriveTime=temp2->ArriveTime;temp->NeedCpuTime=temp2->NeedCpuTime; temp->NeedMem=temp2->NeedMem; if(temp2->OpKind==IO){ temp->OpKind=IO;temp->NeedTranDataNum=temp2->NeedTranDataNum; }else{ temp->OpKind=Calculate;temp->OpCpus=temp2->OpCpus; } for(inti=0;i<3;i++){temp->NeedRescourse[i]=temp2->NeedRescourse[i]; } //applyendtemp->next=NULL; //cout<<"copyisright!"<<endl;if(head1==NULL){head1=temp; }else{ Process*k=head1;while(k->next){//寻找到最后一种节点不断循环退不出去 k=k->next; } k->next=temp; } //cout<<"copyisright!"<<endl;temp2=temp2->next;}//whileif(head1==NULL)cout<<"LinkCopy()isout!"<<endl;system("pause");}voidJOB::MemToDiskMem(){ system("cls");CirQueue<int>q(16)；//一共定义16个页面q.EnQueue(e); int*Mem; intcount=0；//记录下进程数目 Process*temp_head1=head1; while(temp_head1){count++; temp_head1=temp_head1->next; }temp_head1=head1;Mem=newint[count];inttemp_count=0; while(temp_head1){intBegin=0; cout<<"Process："<<temp_head1->ProcessName<<"memeryusesituation:"<<endl;Begin+=temp_head1->NeedMem; intk=0；//所需页面数目 if(Begin%YE==0){k=Begin/YE; }else{k=Begin/YE+1; }Mem[temp_count++]=k; cout<<k<<"页被占用！"<<endl; temp_head1=temp_head1->next; }//endwhilecout<<endl; temp_head1=head1; cout<<"Wanttosee缺页调度过程Y/N."<<endl; charoption; inttotal=0,AllTotal=0; cin>>option; if(option=='y'||option=='Y'){ for(inti=0;i<count;i++){ AllTotal+=Mem[i]; for(intj=0;j<Mem[i];j++){if(q.EnQueue(true)){ temp_count=0; while(temp_count<i){temp_head1=temp_head1->next; temp_count++; }cout<<"Process:"<<temp_head1->ProcessName<<"needmemisloading.ok"<<endl; temp_head1=head1; }else{temp_count=0; while(temp_count<i){temp_head1=temp_head1->next; temp_count++; }cout<<"Process:"<<temp_head1->ProcessName<<"needmemisloadingerror缺页调度"<<endl; temp_head1=head1; total++;boolflag=q.DeQueue(); if(q.EnQueue(true)){cout<<"Process:"<<temp_head1->ProcessName<<"needmemisloadingok缺页调度"<<endl; } } }//for2 cout<<endl; }//for1} cout<<"一共产生了："<<total<<"次缺页中断.\n"<<"缺页中断率为："<<(float)total/AllTotal<<"%"<<endl； system("pause");}voidJOB::LookCpu_ShowRunningProcess(){ system("cls"); intNowTime=0; Process*run=head1;//暂时试用一下最后需要归还为NULL Process*wait=head1;//dsvrfgvregrefswgvregegsdgre intcount=0; while(run){//计算等待运营进程个数count++; run=run->next; } run=head1;//还原运营链表 //建立一种映射表 char**Run_Process_Name=newchar*[count];//申请一种动态二维表 for(inti=0;i<count;i++){//响应二维空间申请完毕Run_Process_Name[i]=newchar[10]; strcpy(Run_Process_Name[i],run->ProcessName); run=run->next; } run=NULL;int*Run_Process_CpuNeed=newint[count]; //映射表建立完毕//计算各个进程中所需cpu时间 ShowRunningProcess_CalculateCpuNeed(Run_Process_CpuNeed,count); Process*priorNode=NULL; //Process*tail=head; while(true){ //inttime11=wait->ArriveTime; if(wait&&NowTime>=wait->ArriveTime){ if(run==NULL){ run=wait; priorNode=run; }else{//连接到尾部Process*temp=run; while(temp->next!=priorNode){//寻找到前驱节点 temp=temp->next; } temp->next=wait;//将结点连接上链表 priorNode=wait; //wait->next=run; } wait=wait->next;//释放一种结点 priorNode->next=run;//连接上头部形成循环链表 } if(run){ run=run->next；//重新调度 cout<<NowTime<<"->"<<NowTime+RR<<"Process:"<<run->ProcessName<<"isRunning"<<endl; cout<<"cpu调度下一种运营进程。"<<endl; NowTime+=RR; //根据上面建设映射 按名取出所需运营时间 intALLNeedCpu; for(inti=0;i<count;i++){if(strcmp(Run_Process_Name[i],run->ProcessName)==0) break; } ALLNeedCpu=Run_Process_CpuNeed[i];ALLNeedCpu-=RR;//减去本次运营时间 if(ALLNeedCpu>0){ Run_Process_CpuNeed[i]=ALLNeedCpu;//重新写回到数组中保持一致性 }else{//此节点已经做完了请直接释放 if(run->next==run){ run=NULL; }else{ Process*k=run; while(k->next!=run){//寻找当前运营节点前一种结点 k=k->next; } k->next=k->next->next； run=k; } } }//endif(run) if(wait==NULL&&run==NULL)//没有等待CPU进程了和没有正在运营进程满足退出规定->退出 break; NowTime++; }//while system("pause"); LinkCopy();////将受损链表修复}voidJOB::ShowRunningProcess(){ system("cls"); intNowTime=0; Process*run=head1;//暂时试用一下最后需要归还为NULL Process*wait=head1;//dsvrfgvregrefswgvregegsdgre intcount=0; while(run){//计算等待运营进程个数count++; run=run->next; } run=head1;//还原运营链表 //建立一种映射表 char**Run_Process_Name=newchar*[count];//申请一种动态二维表 for(inti=0;i<count;i++){//响应二维空间申请完毕Run_Process_Name[i]=newchar[10]; strcpy(Run_Process_Name[i],run->ProcessName); run=run->next; } run=NULL;int*Run_Process_CpuNeed=newint[count]; //映射表建立完毕 ShowRunningProcess_CalculateCpuNeed(Run_Process_CpuNeed,count); Process*priorNode=NULL; while(true){ //inttime11=wait->ArriveTime; if(wait&&NowTime>=wait->ArriveTime){ if(run==NULL){ run=wait; priorNode=run; }else{//连接到尾部Process*temp=run; while(temp->next!=priorNode){//寻找到前驱节点 temp=temp->next; } temp->next=wait;//将结点连接上链表 priorNode=wait; //wait->next=run; } wait=wait->next;//释放一种结点 priorNode->next=run;//连接上头部形成循环链表 } if(run){ run=run->next；//重新调度 cout<<NowTime<<"->"<<NowTime+RR<<"Process:"<<run->ProcessName<<"isRunning"<<endl; cout<<"NeedRescourse：A"<<run->NeedRescourse[0]<<"B"<<run->NeedRescourse[1]<<"c"<<run->NeedRescourse[2]<<"isusing."<<endl; cout<<"cpu调度下一种运营进程。"<<endl; NowTime+=RR; //根据上面建设映射 按名取出所需运营时间 intALLNeedCpu; for(inti=0;i<count;i++){if(strcmp(Run_Process_Name[i],run->ProcessName)==0) break; } ALLNeedCpu=Run_Process_CpuNeed[i];ALLNeedCpu-=RR;//减去本次运营时间 if(ALLNeedCpu>0){ Run_Process_CpuNeed[i]=ALLNeedCpu;//重新写回到数组中保持一致性 }else{//此节点已经做完了请直接释放 if(run->next==run){ run=NULL; }else{ Process*k=run; while(k->next!=run){//寻找当前运营节点前一种结点 k=k->next; } k->next=k->next->next； run=k; } } }//endif(run) if(wait==NULL&&run==NULL)//没有等待CPU进程了和没有正在运营进程满足退出规定->退出 break; NowTime++; }//while system("pause"); LinkCopy();////将受损链表修复}voidJOB::ShowRunningProcess_CalculateCpuNeed(int*Run_Process_CpuNeed,intcount){Process*temp=head1;for(inti=0;i<count;i++){intALLNeedCpu=temp->NeedCpuTime; if(temp->OpKind==IO){ if(temp->NeedTranDataNum%ONEDMANUM==0){ ALLNeedCpu+=(temp->NeedTranDataNum/ONEDMANUM)*(BEFOREDMA+AFTERDMA); }else{ ALLNeedCpu+=(temp->NeedTranDataNum/ONEDMANUM+1)*(BEFOREDMA+AFTERDMA); } }else{ ALLNeedCpu+=temp->OpCpus; } Run_Process_CpuNeed[i]=ALLNeedCpu; temp=temp->next; }}voidJOB::ShowProcessInfo(){system("cls"); Process*temp=head1; intcount=0; while(temp){ cout<<"------The"<<count+1<<"processinfo"<<endl; cout<<"Name："<<temp->ProcessName<<'.'<<endl; cout<<"ArriveTime："<<temp->ArriveTime<<'.'<<endl; cout<<"NeedCpuTime："<<temp->NeedCpuTime<<'.'<<endl; cout<<"NeedMem："<<temp->NeedMem<<'.'<<endl; cout<<"OpKind："<<temp->OpKind<<'.'<<endl; cout<<"NeedRescourse："<<"A："<<temp->NeedRescourse[0]<<",B："<<p->NeedRescourse[1] <<",C："<<p->NeedRescourse[2]<<endl; temp=temp->next; cout<<'\n'; count++; } cout<<"enteranykeyreturnmain()."<<endl; getchar(); getchar();}voidJOB::DeedLock(){ system("cls");Process*temp=head1; intLocalA=0,LocalB=0,LocalC=0; while(temp){LocalA+=temp->NeedRescourse[0]; LocalB+=temp->NeedRescourse[1];LocalB+=temp->NeedRescourse[2]; temp=temp->next; } if(LocalA>A||LocalB>B||LocalC>C){cout<<"NeedRescourseisover!"<<endl;cout<<"Enter1toSeeNeedRescourse，elsetomain()!"<<endl; intn; cin>>n; if(n==1){DeedLock_LookNeedRescourse(); } }else{cout<<"YourJObisok！SystemNowissafe!"<<endl; } system("pause");}voidJOB::DeedLock_LookNeedRescourse(){Process*temp=head1; cout<<"\nNeedRescourse：ABC\n";while(temp){cout<<temp->ProcessName<<""<<temp->NeedRescourse[0]<<""<<temp->NeedRescourse[1]<<""<<temp->NeedRescourse[2]<<endl; temp=temp->next; } system("pause"); cout<<"AreyouwanttoKilloneProcesstoReleaseNeedRescourse.Y/N"<<endl; charoption;cin>>option; if(option=='Y'||option=='y'){DeedLock_KillProcess()； }}voidJOB::DeedLock_KillProcess(){Process*temp=head;cout<<"Enter1,2,....toKill1th,2th,....Process."<<endl;intn;cin>>n;intcount=1;while(count<n){count++; temp=temp->next;}if(count==1){head=head->next;}else{Process*temp2=head;n=1; while((n+1)<count){ n++; temp2=temp2->next; } temp2->next=temp->next;//删除temp结点}LinkCopy();}voidJOB::LookCpu(){ system("cls");LookCpu_ShowRunningProcess();}voidJOB::LookMem(){intMem[128];intDiskMem[1024]; memset(Mem,0,128); memset(DiskMem,0,1024); DynReg=0; Process*temp=head1; while(temp&&DynReg<=128){ cout<<"MemeryFrom"<<DynReg<<"to"<<DynReg+temp->NeedMem-1<<"giveto"<<temp->ProcessName<<endl; DynReg+=temp->NeedMem; temp=temp->next; } cout<<"EnterAnyKeytoReturnMain()."<<endl; getchar(); getchar();}boolJOB::CheckMem(){//检查虚拟存储器与否可以接纳 intsum=0; Process*temp=head; while(temp){ sum+=temp->NeedMem; } if(sum>=1024) returnfalse; else returntrue;}voidJOB::LookDiskMem(){ intsum=0; Process*temp=head; while(temp){ sum+=temp->NeedMem; temp=temp->next; } if(sum>1024){ cout<<"ThissystemDiskMemeryisout!\npleaseenter1tochangeyouprocessNeedMem\nelsesystemmayhavesomethingwrong"<<endl; intn; cout<<"Enter1toChangeMemerysizeelseSystemwillexit."<<endl; cin>>n; if(n==1){ LookDiskMem_Change(); }else{exit(0); } }else{ cout<<"\nJOBtotaluse："<<sum<<"Memery!"<<endl; } cout<<"enteranykeyreturnmain()."<<endl; getchar(); getchar(); }voidJOB::LookDiskMem_Change(){ Process*temp=head; while(temp){ cout<<"Process:"<<temp->ProcessName<<"need"<<temp->NeedMem<<endl; temp=temp->next; } temp=head; while(temp){ charn; cout<<"Change"<<temp->ProcessName<<"NeedMem?Y/N(y/n)"<<endl; cin>>n; if(n=='Y'||n=='y'){ cout<<"EnteryouNewNeedMem:"<<endl; cin>>temp->NeedMem; }elseif(n=='N'||n=='n')