操作系统设计报告.docx

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1、操作系统课程设计1. 设计要求l 设计内容可从设计 1-4 中任选一个作为课题,也可自己从所学的操作系统学问中选择某一方面的课题,但需要同教员争论前方可进展,课程设计中系统的设计和调试要求独立完成。l 上机遵守机房制度，每次上机前，要事先编制好程序，预备好相关的文件、资料和磁盘。l 设计文档每人一份作为本课程结业的凭证设计文档包括设计要求、设计思想及流程、设计所涉及的主要数据构造、程序清单、设计心得、参考资料等。2. 设计时间(待定)3. 开发系统、工具l Linux、 C 编译器、 Java 编译器4. 参考资料l 计算机操作系统l LINUX 操作系统l LINUX 函数大全l C 语言l

2、 JAVA 语言设计 1进程治理1. 设计目的加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区分；进一步生疏并发执行的实质； 实现 Linux 中进程通信的两种方式：软中断和管道通信。2. 设计内容1) 进程的创立和掌握编写一段程序，使用系统调用fork创立两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。每个进程在屏幕上显示一个字符，记录屏幕上的显示结果，并分析缘由。修改以编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话。2) 进程的软中断通信使用系统调用 fork创立两个子进程，使用系统调用signal让父进程捕获用 alarm 函数设置时钟的时间段终止时产生的信号， 当捕

3、获到该信号后，父进程使用系统调用Kill向两个子进程发出信号，子进程捕获到信号后分别输出子进程被杀死信息后终止，父进程等待两个子进程终止后，输出父进程被杀死信息后终止程序。记录屏幕上的显示结果，并分析缘由。3) 进程的管道通信使用系统调用 pipe建立一个管道；两个子进程分别向管道写信息，父进程则从管道读出来自子进程的信息，显示在屏幕上。记录屏幕上的显示结果，并分析缘由。3. 系统调用函数说明、参数值及定义1. Fork创立一个进程进程int fork其中返回 int 取值意义如下：正确返回：在父进程中返回子进程的进程号，在子进程中返回 0错误返回：-12. Lockf(int files,i

4、nt function,long size)用作锁定文件的某些段或者整个文件。 file：文件描述符；function：锁定和解锁，1 表示锁定，0 表示解锁；size：是锁定或解锁的字节数，假设用 0，表示从文件的当前位置到文件尾。3Signal(int sig, (*func) function)进程掌握软中断信号的处理。signal会依照参数 sig 指定的信号编号来设置该信号的处理函数。sig： SIGALRM: alarm函数设置的时钟的时间段终止时产生的信号.其它信号略function：信号处理的一个函数地址。4. kill(int pid,int sig)向一个进程或一个进程组发

5、信号，可以用来送参数 sig 指定的信号给参数 pid指定的进程。pid:pid0将信号传给进程号为 pid 的进程其它略signumber: 送给进程号为 pid 进程指定信号量5. alarm(unsigned int seconds) 设置一个指定时间的计时器seconds: 设置时间秒数6. int pipe(int filedes2)filedes 为整数数组名,在调用这个函数后,系统为通道安排的两个文件描述符将通过这个数组返回到用户进程中, filedes1是文件输出描述符, filedes0是文件输入描述符7. int wait(int *status)暂停目前进程的执行，直到有

6、信号到来或子进程的完毕。子进程的完毕状态指会由参数 status 返回，假设不在意完毕状态时，则参数 status 可以设置成NULL设计 2进程的同步与互斥1. 设计目的分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。2. 设计内容用程序实现生产者-消费者问题l 问题描述：一个仓库可以存放 K 件物品。生产者每生产一件产品，将产品放入仓库，仓库满了就停顿生产。消费者每次从仓库中去一件物品，然后进展消费，仓库空时就停顿消费。l 数据构造：进程：Producer - 生产者进程，Consumer - 消费者进程buffer: array 0.k-1 of integer; in,out: 0.k

7、-1;in 记录第一个空缓冲区，out 记录第一个不空的缓冲区s1,s2,mutex: semaphore;s1 掌握缓冲区不满,s2 掌握缓冲区不空,mutex 保护临界区； 初始化 s1=k,s2=0,mutex=1l 原语描述producer生产者进程： Item_Type item;while (true)produce(&item); p(s1);p(mutex); bufferin:=item; in:=(in+1) mod k; v(mutex);v(s2);consumer消费者进程： Item_Type item;while (true)p(s2);p(mutex); ite

8、m:=bufferout; out:=(out+1) mod k; v(mutex);v(s1);3. 提示设计 3存储治理1. 设计目的通过恳求页式存储治理中页面置换算法设计，了解存储技术的特点，把握恳求页式存储治理的页面置换算法。2. 设计内容l 将指令序列转换为用户虚存中的恳求调用页面流。1. 页面大小为 1K2. 用户内存容量为 4 页到 40 页3. 用户外存的容量为 40k在用户外存中，按每 K 存放 10 条指令，400 条指令在外存中的存放方式为：0-9 条指令为第 0 页10-19 条指令为第 1 页。390-399 条指令为第 39 页按以上方式，用户指令可组成 40 页l

9、 通过随机数产生一个指令序列，共 400 个指令0-399l 模拟恳求页式存储治理中页面置换算法执行一条指令，首先在外存中查找所对应的页面和页面号，然后将此页面调入内存中，模拟并计算以下各述算法在不同内存容量下的命中率(页面有效次数/页面流的个数)1) 先进先出的算法(FIFO)2) 最久未使用算法(LRU)3) 其次次时机算法4) 最正确淘汰算法(OPT)3. 提示l 随机指令的产生rand 或 srandl 用户内存中页面掌握构造承受链表页面掌握构造struct p_strint num;/* 页号*/int count;/* 访问页面的次数 */ struct p_strnext;/*

10、下一指针 */p_str;设计 4一个有用的 Shell1. 设计目的通过对操作系统各章节的学习，实现一个命令解释器。2. 设计内容仅供参考从标准输入读入命令并执行，该命令可以是一个简单命令，例如在命令后面可以跟输入输出重定向、管道、后台执行等，对这些参数进展分析解释。3. 提示与问题仅供参考l 执行输入命令的函数execvp(程序文件名，程序参数数组)l 输入/输出重定向例如 1：$ ls此命令将全部输出都在屏幕上打印出来，此时标准输出指向一个特定文件-屏幕，见以下图：用户翻开文件表0键盘1屏幕2出错文件例如 2：$ ls a此命令将全部输出都存储在文件 a 中，此时标准输出指向文件 a，见以下图：用户翻开文件表0键盘1a2出错文件相关程序:close(1)dup(文件 a 的描述符)将标准输出文件与文件 a 指向同一文件，共享全部的锁定、读写位置和各项权限等。后台执行与前台执行对中断信号的处理在某些方面的不同之处，例如：键盘输入、退出、子程序死等中断信号。Signal(SIGINT,SIG_IGN) /* 无视键盘输入信号 */ Signal(SIGQUIT,SIG_IGN) /* 无视退出输入信号 */ Signal(SIGSHLD,SIG_IGN) /* 无视子程序死输入信号 */