实验设计与指导(学生用)

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1、1计算机操作系统实 验 设 计 与 指 导计算机与信息学院2011-2012 学年度第一学期2目目 录录实验一实验一 Linux 入入门门.3实验二实验二 Linux 进程控制进程控制.6实验三实验三 进程间通信进程间通信.10实验四实验四 页面置换算法模拟页面置换算法模拟.17实验五实验五 简单多用户文件系统简单多用户文件系统.223实验一实验一 Linux 入门入门【实验目的实验目的】 1、了解LINUX运行环境的命令及使用格式。 2、熟悉 LINUX 的常用基本命令。 3、练习并掌握 LINUX 下 C 语言程序的编写、编译、调试和运行方法。 【实验内容实验内容】 1、熟悉 LINUX

2、的常用基本命令如 logout/exit、adduser、deluser、ls、cd、pwd、mkdir、rmdir、rm、cp、mv、cat 、man 等。 2、用 vi 编写一个简单的显示“hello word!”的程序，用 gcc 编译并观察编 译后的结果，运行生成的可执行文件。 【实验过程实验过程】 记录自己这实验课上具体的操作内容、过程 【实验小结实验小结】 实验收获、实验过程中遇到的问题已经心得【实验指导实验指导】 一、一、介绍虚拟机安装以及使用方法介绍虚拟机安装以及使用方法 1、虚拟软件 Vmware 是一个虚拟软件，本质就是利用软件技术，在母机 hosts 中虚拟出另外一台或

3、者几台子机 guests，而在子机中，可以随意进行任何操作，并且都不会影响主 机 Vmware 中创建的 OS 实际上是在硬盘上创建了一个文件夹，该 OS 中的所有东 西都保存在这个文件夹中的文件里面。比如：BIOS、硬盘、配置文件等。 Vmware 虚拟的是一台“真正”的机器，主机所支持的 OS 一般 Vmware 也都支 持。 虚拟机内存直接使用主机的内存，一般要分配至少占主机一半的内存给虚拟机 用。 以根用户登录：用户名：root 密码：redhat 2、设置共享 Windows: d:lin_share Linux: /mnt/hgfs/sharefolders/二、二、常用基本命令的

4、使用常用基本命令的使用4用 root 账号（超级用户）注册，口令为 redhat（注意大小写） 。注册成功出 现#号（超级用户系统提示符,普通用户的系统提示符为$） 。 命令格式： 命令 选项 处理对象 注意：（1）命令一般是小写字串。注意大小写有别（2）选项通常以减号（-）再加上一个或数个字符表示，用来选择一 个命令的不同操作（3）同一行可有数个命令，命令间应以分号隔开（4）命令后加上 11显示文件：cat 文件名 建立文件：cat 文件名，ctrl+d 结束输入 添加新用户、修改文件属性添加新用户、修改文件属性 12添加新用户（在 root 下，按默认值回答） adduser 用户名；如

5、adduser s2001 ; 以新用户登录到系统 13修改用户口令 passwd 14查看相关命令的帮助：man 命令名显示一屏后，按键将显示更多与 命令有关的用户手册内容；按返回命令行提示符。 15显示当前系统中已注册的用户信息：who 16显示当前注册的用户信息：whoami 三、使用编辑器三、使用编辑器 vi 编辑文件编辑文件5vi 是在 linux 上被广泛使用的中英文编辑软件。vi 是 visual editor 的缩写， 是 linux 提供给用户的一个窗口化编辑环境。 进入 vi，直接执行 vi 编辑程序即可。显示器出现 vi 的编辑窗口，同时 vi 会将文件复制一份至缓冲区（

6、buffer） 。vi 先对缓冲区的文件进行编辑，保留在 磁盘中的文件则不变。编辑完成后，使用者可决定是否要取代原来旧有的文件。vi 提供二种工作模式：输入模式（insert mode）和命令模式（command mode） 。使用者进入 vi 后，即处在命令模式下，此刻键入的任何字符皆被视为 命令，可进行删除、修改、存盘等操作。要输入信息，应转换到输入模式。1.进入 linux 的文本模式之后，在命令行键入 vi filename.c 然后回车。下面 作一些简单的解释：首先 vi 命令是打开 vi 编辑器。后面的 filename.c 是 用户即将编辑的 c 文件名字，注意扩展名字是.c；当

7、然，vi 编辑器功能很 强，可以用它来编辑其它格式的文件，比如汇编文件，其扩展名字是.s； 也可以直接用 vi 打开一个新的未命名的文件，当保存的时候再给它命名， 只是这样做不很方便。 2.最基本的命令 I ：当进入刚打开的文件时，不能写入信息，这时按一下 键盘上的 I 键（insert） ，插入的意思，就可以进入编辑模式了。如下图所 示： 3.a 与 i 是相同的用法 4.当文件编辑完后，需要保存退出，这时需要经过以下几个步骤：1）按一 下键盘上的 Esc 键；2）键入冒号(：)，紧跟在冒号后面是 wq（意思是保 存并退出） 。如果不想保存退出，则在第二步键入冒号之后，键入！q（不 带 w，

8、机尾部保存） 。如下图所示：在输入模式下，按 ESC 可切换到命令模式。命令模式下，可选用下列指令6离开 vi： ：q!离开 vi，并放弃刚在缓冲区内编辑的内容 ：w q将缓冲区内的资料写入磁盘中，并离开 vi：Z Z同 wq：x同 wq ：w将缓冲区内的资料写入磁盘中，但并不离开 vi ：q离开 vi，若文件被修改过，则要被要求确认是否放 弃修改的内容，此指令可与：w 配合使用5.退出 vi 编辑器的编辑模式之后，要对刚才编写的程序进行编译。四、四、GNU C 编译器编译器 LINUX 上可用的 C 编译器是 GNU C 编译器，它建立在自由软件基金会 编程许可证的基础上，因此可以自由发布。

9、 LINUX 上的 GNU C 编译器（GCC）是一个全功能的 ANCI C 兼容编 译器，而一般 UNIX（如 SCO UNIX）用的编译器是 CC。下面介绍 GCC 和 一些 GCC 编译器最常用的选项。 通常后跟一些选项和文件名来使用 GCC 编译器。GCC 命令的基本用法如 下：gcc options filenames 命令行选项指定的编译过程中的具体操作 当不用任何选项编译一个程序时，GCC 将建立（假定编译成功）一个名为 a.out 的可执行文件。例如， gcc test.c 编译成功后，当前目录下就产生了一个 a.out 文件。 也可用-o 选项来为即将产生的可执行文件指定一个

10、文件名来代替 a.out。例 如： gcc o count count.c 此时得到的可执行文件就不再是 a.out，而是 count。6.编译的命令是：gcc filename.c -o outputfilename，其中 gcc 是 c 的编译器。 参数：filename.c 是刚才编辑的 c 文件（当然也可以是以前编写好的 c 文 件） ；后面中括号里面的参数是可选的，它是一个输出文件。如果不选， 默认的输出文件是 a.out ，选了之后输出文件就是 outputfilename.out 7.最后一步是运行程序， 执行文件 7格式： ./可执行文件名 方法如下：./outputfilen

11、ame.out8实验二实验二 Linux 进程控制进程控制【实验目的实验目的】 1)加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别； 2)进一步认识并发执行的概念，区别顺序执行和并发执行； 3)掌握进程创建的方法 4)熟悉进程的睡眠，同步和撤销等进程控制方法 5)分析进程争用临界资源的现象，学习解决进程互斥的方法； 【实验内容实验内容】 1)编写一段程序，使用系统调用 fork()创建两个子进程。各进程显示不 同的信息，如父进程显示字符“a” ，子进程分别显示字符“b”和“c” 。 多次运行观察显示结果，并分析产生这种执行效果的原因。 2)修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一

12、句 话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因 3)一个父进程创建一个子进程，子进程通过 exec 系统调用执行另一个文 件。各自的代码中显示不同的信息，从其运行结果可看出两个进程并 发执行的效果。 4)利用 wait()来控制进程执行顺序，并用 exit()来终止进程执行，分析 wait( )是如何实现进程同步的 5)选作： 如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程 之间的互斥，观察并分析出现的现象。 【实验要求实验要求】 1)仔细观察实验中的各种现象及出现的问题。分析产生各种现象的原因。 寻找解决问题的办法。 2)实验报告中给出程序的主要语句并且加入相应的注

13、释即可，程序太多时 不需要给出程序的全部语句，给出输出的结果及对各种现象的分析意见。【实验指导实验指导】 Linux 系统中，进程是进程映像的执行过程，也就是正在执行的进程实体。 它由三部分组成： 用户级上、下文。主要成分是用户程序； 寄存器上、下文。由 CPU 中的一些寄存器的内容组成，如 PC，PSW，SP 及通用寄存器等；9系统级上、下文。包括 OS 为管理进程所用的信息，有静态和动态之 分。 一、所涉及的系统调用 1fork( ) 创建一个新进程。 系统调用格式： Int pid=fork( ) fork( )返回值意义如下： 0：在子进程中，pid 变量保存的 fork( )返回值为

14、 0，表示当前进程是子进 程。 0：在父进程中，pid 变量保存的 fork( )返回值为子进程的 id 值（进程唯 一标识符） 。 -1：创建失败。 如果 fork( )调用成功，它向父进程返回子进程的 PID，并向子进程返回 0， 即 fork( )被调用了一次，但返回了两次。 在 linux 下一个进程在内存里有三部分的数据，即：代码段、堆栈段和数 据段。堆栈段：存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部 变量。数据段：则存放程序的全局变量，常数以及动态数据分配的数据空间。 一个程序一旦调用 fork()函数，系统就为一个新的进程准备了前述三个段，首 先，系统让新的进程与旧的

15、进程使用同一个代码，因为它们的程序是相同的， 对于数据段和堆栈段，系统则复制一份给新的进程，这样，父进程的所有数据 都可以留给子进程，但是子进程一旦开始运行，虽然它继承了父进程的一切数 据，但实际上数据都已经分开，相互之间不再有影响了，也就是说，它们之间 不再共享任何数据了。 2getpid( ) 取得目前进程的识别码（进程 ID） ，许多程序利用取到的此值来建立临时 文件，以避免临时文件相同带来的问题。 系统调用格式： int getpid() 例如：#includemain()printf(“pid=%dn”,getpid(); 3getppid( ) 取得目前进程的父进程识别码。 系统调用格式： int getppid() 例如：#includemain()printf(“My pare