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1、操作系统原理操作系统原理实验教学大纲实验教学大纲课程编号：课程编号：07000105 课程总学时：课程总学时：3232 课程总学分：课程总学分：16 适用专业（专业类）：适用专业（专业类）：计算机各专业一、实验的目的和任务一、实验的目的和任务操作系统是计算机系统配置的基本软件之一。它在整个计算机系统软件中占有中心地位。其作用是对计算机系统进行统一的调度和管理，提供各种强有力的系统服务，为用户创造既灵活又方便的使用环境。本课程是计算机及应用专业的一门专业主干课和必修课。实验的目的：通过本课程的学习,使学生掌握操作系统的基本概念、设计原理及实施技术,具有分析操作系统和设计、实现、开发实际操作系统的
2、能力。实验的任务：培养学生程序设计的方法和技巧，提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力，加深对操作系统课程的理解，使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。二、实验项目基本情况一览表二、实验项目基本情况一览表序 号实 验 项 目内 容 提 要学时实验类型必开选开1进程管理设计设计进程之间的调度程序4设计必开2进程间通讯设计进程间通讯程序4设计必开3存储管理设计编写调试存储管理的模拟程序4设计必开4文件系统设计设计一小型文件系统4设计必开三、实验教学参考书、指导书三、实验教学参考书、指导书本课程所用教材为高等
3、教育出版社出版的操作系统教程题解与实验指导（孟静主编），有关理工科类院校的操作系统实验教材均可作为参考书。四、说明四、说明 1、本教学大纲从 2003 级学生开始使用。2、本课程开出时间为：大学三年级第 1 学期（32 学时）。3、实验运行环境: C 语言编程环境，上机前的准备工作包括：按实验指导书要求事先编好程序；准备好需要输入的中间数据；估计可能出现的问题；预计可能得到的运行结果。五、各实验项目说明五、各实验项目说明实验一 进程管理设计1目的要求用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解2实验内容设计一个有 N 个进程共行的进程调度程序。 进程调度算法：采
4、用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。每个进程有一个进程控制块（ PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用 CPU 时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行 R（Run）、或完成 F（Finish）三种状态之一。就绪进程获得 CPU 后都只能运行一个时间片。用已占用 CPU 时间加 1 来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU 时
5、间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用 CPU 时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减 1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待 CPU。每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。实验二 进程间通讯1目的要求用高级语言编写和调试一个进程间通讯程序，以加深对进程间通信过程的理解2实验内容用 C 语言编写程序段，使用基本的 Soclet 系统调用，socket( ), bind( ), cormect( ),listen（）, accept(
6、),send( ),recv( ),colose( )等实现两个进程实时通信，这是 TCP协议在网络传输层实现的。实验三 存储管理设计1目的要求（1）通过编写和调试存储管理的模拟程序以加深对存储管理方案的理解。熟悉虚存管理的各种页面淘汰算法。 （2）通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解。 2实验内容设计一个请求页式存储管理方案。并编写模拟程序实现之。产生一个需要访问的指令地址流。它是一系列需要访问的指令的地址。为不失一般性，你可以适当地（用人工指定地方法或用随机数产生器）生成这个序列，使得 50的指令是顺序执行的。25的指令均匀地散布在前地址部分，25的地址是均匀地散
7、布在后地址部分。 为简单起见页面淘汰算法采用 FIFO 页面淘汰算法，并且在淘汰一页时，只将该页在页表中抹去。而不再判断它是否被改写过，也不将它写回到辅存。 具体的做法可以是： 产生一个需要访问的指令地址流；指令合适的页面尺寸（例如以 1K 或 2K 为 1 页）；指定内存页表的最大长度，并对页表进行初始化；每访问一个地址时，首先要计算该地址所在的页的页号，然后查页表，判断该页是否在主存如果该页已在主存，则打印页表情况；如果该页不在主存且页表未满，则调入一页并打印页表情况；如果该页不足主存且页表已满，则按 FIFO 页面淘汰算法淘汰一页后调入所需的页，打印页表情况；逐个地址访问，直到所有地址访
8、问完毕。实验四 文件系统设计1目的要求（1）用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。 （2）要求设计一个 n 个用户的文件系统，每次用户可保存 m 个文件，用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有Create、delete、open、close、read、write 等命令。2实验内容设计一个 10 个用户的文件系统，每次用户可保存 10 个文件，一次运行用户可以打开 5个文件。 程序采用二级文件目录（即设置主目录MFD）和用户文件目录（UED）。另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作算法与框图：因系统小，文件目录的检索使用了简单的线性搜索。文件保护简单使用了三位保护码：允许读写执行、对应位为 1，对应位为 0，则表示不允许读写、执行。
