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操作系统课程设计方案教学大纲# 操作系统课程设计课程教案大纲 名称：操作系统课程设计课程编码： 英文名称：operating system 实习周数： 2 其中实验学时：学分： 2 安排学期： 5 适用专业：软件项目、网络项目 一、课程设计目的及任务 操作系统是计算机专业的核心专业课，“操作系统课程设计”是理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法的重要的实践环节。 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统基本理论与管理方式。在算法基础上，解决实际的管理功能的问题，提高学生实际应用、编程的能力。 主要任务是实现操作系统和相关系统软件的设计，其中涉及进程创建，同步，进程间的通信，存储管理，文件系统等操作系统概念。 二、课程设计的基本要求 1）对需要上机完成的题目进行认真分析，列出实验具体步骤，写出符合题目要求的程序清单，准备出调试程序使用的数据。 2）以完整的作业包的形式提交原始代码、设计文档和可运行程序。课程设计报告字数不少于2000字，主要内容有： (1）概述：设计主要完成的任务和解决的主要问题； (2）设计的基本概念和原理； (3> 总体设计：实现的方法和主要技术路线； (4> 详细设计：使用主要控件、函数； (5> 简要的使用说明； 解释器打印$PS2作为提示符。 4. Background Processing 如果命令以符合&终止，在后台并发执行该程序。Shell立即等待下一命令的输入，而不等待该程序的结束。 注：所有命令和参数由空格或tab符分隔。 设计二： 设计任务： 掌握进程的管道通讯机制和信号量同步互斥机制。 1进程的管道通讯 编制一个程序，程序中创建一个子进程。然后父子进程各自独立运行，父进程不断地在标准输入设备上读入小写字母，写入管道。子进程不断地从管道中读取字符，转换为大写字母后输出到标准输出设备上。当读到x时，结束。 2信号量实现的同步互斥机制 编制一个程序，程序中创建5个子进程，代表五位哲学家，然后父进程结束。使用信号量机制解决哲学家进餐问题。当哲学家进餐时，屏幕输出： 进程号 eating! 当哲学家思考时，屏幕输出： 进程号 thinging! 相关的系统调用和函数：pipe(>。 write(>。 read(>。 semget(>。 sepop(>。semctl(>。 要求：查找并阅读上述系统调用的相关资料，将上述相关的函数封装为P( >、V( >操作，使用你封装的P( >、V( >操作实现5位哲学家的同步和互斥。 设计三： 设计任务： 一个十字路口，共有四组红绿灯，每个路口的车辆都遵循“红灯停、绿灯行”的原则，假设将每一台汽车都作为一个进程，请设计良好的机制，展示出合理的“十字路口交通管理”情况。 1. 车辆数目：每个路口的车辆数目不超过5辆，程序能够提供参数来设定初始的车辆数目。 2. 交通灯设定：初始情况一个路口为红灯、一个路口为绿灯；红灯变为绿灯的间隔为3秒，必须保持十字路口交通灯的设定正确。 3. 车辆通行设定：路口宽度不限，对一个路口而言，只有当一辆车通过路口； 第 10 条 第 19 条指令为第 1 页 ( 对应虚存地址为 10,19 > ； 第 310 条 第 319 条指令为第 31 页 ( 对应虚存地址为 310,319> 。 按以上方式，用户指令可组成 32 页。 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。 先进先出的算法 (FIFO>； 最近最少使用算法 (LRR>； 最少访问页面算法 (LFR>； 最近最不经常使用算法 (NUR>。 提示 1. 命中率 = 1 - 页面失效次数页地址流长度 在本实验中，页地址流长度为 320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所 对应的页不在内存的次数。 2. 随机数产生办法 关于随机数产生办法，Windwos系统提供函数srand( > 和 rand( >，进行初始化和产生随机数。例如： #include srand( (unsigned>time( NULL > >。 语句可初始化一个随机数。 ao=10 * rand( > / 32767 * 319 + 1。 a1= 10 * rand( > / 32767 * ao。 语句可用来产生 a0 与 a1 中的随机数。 设计五： 设计任务： 模拟Linux文件系统。在任一OS下，建立一个大文件，把它假象成一张盘，在其中实现一个简单的模拟Linux文件系统。 1. 在现有机器硬盘上开辟20M的硬盘空间，作为设定的硬盘空间。 2. 编写一管理程序对此空间进行管理，以模拟Linux文件系统，具体要求如下： i 结点文件类型目录文件 (共1byte> 块设备管道文件物理地址 位示图法 (Linux> 结构： 0#：超级块 1#20#号为 i 结点区 20#30#号为根目录区 3. 该管理程序的功能要求如下： (1> 能够显示整个系统信息，源文件可以进行读写保护。目录名和文件名支持全路径名和相对路径名，路径名各分量间用“/”隔开。 (2> 改变目录：改变当前工作目录，目录不存在时给出出错信息。 (3> 显示目录：显示指定目录下或当前目录下的信息，包括文件名、物理地址、保护码、文件长度、子目录等 创建目录：在指定路径或当前路径下创建指定目录。重名时给出错信息。 (5> 删除目录：删除指定目录下所有文件和子目录。要删目录不空时，要给出提示是否要删除。 (6> 建立文件 打开文件 删除文件：删除指定文件，不存在时给出出错信息。 4. 程序的总体流程为： (1> 初始化文件目录； (2> 输出提示符，等待接受命令，分析键入的命令； (3> 对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令，直到键入EXIT退出为止。 六、课程设计的具体日程安排 七、考核及成绩评定 教师根据设计报告、软件的运行演示和学生回答问题的情况评定成绩。 设计报告规范、完整，概念原理论述清楚、软件设计结构合理,独立完成设 计，软件运行正常，回答问题准确明了，可以评为优秀 设计报告规范、完整，概念原理论述清楚、软件设计结构合理，独立完 成、软件基本运行正常，回答问题正确，可以评为良(B>。 设计报告规范、概念原理论述基本清楚、软件设计结构合理，基本独立完 成，软件基本运行正常，回答问题部分正确，可以评为中良(C>。 设计报告基本规范、概念原理论述基本清楚、软件设计结构基本合理，部 分独立完成，软件基本可以运行，回答问题部分正确，可以评为及格(D>。 设计报告不规范、概念原理论述不清楚、软件设计结构不合理，大部分不 能独立完成，软件基本不能运行，回答问题大部分不正确，可以评为不及 格(E>。 八、主要教材、参考书 1汤子嬴.计算机操作系统.西安：西安电子科技大学出版社.2022 2谭耀铭.操作系统.北京：中国人民大学出版社.1999 3张尧学,史美林.计算机操作系统教程(第三版>.北京：清华大学出版社.2022 制定人：崔广才 审定人：高培成 2022年10月 申明： 所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途。
