《操作系统分析及设计实习》指导书

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1、小组成员、组内分工及各成员成绩 学号姓名分工成绩 学号姓名分工成绩 学号姓名分工成绩 实 验 题 目 若有更多小组成员可加行。 这是小组的实验报告成绩单，作为实验报告的第一页 自 我 评 价 （即 实验体会和心得部分） 教 师 评 语 评价指标： 题目内容和要求完成情况 优 良 中 差 对算法原理的理解程度优 良 中 差 程序设计水平优 良 中 差 程序运行效果及正确性优 良 中 差 课程设计报告结构清晰优 良 中 差 报告中总结和分析详尽优 良 中 差 教师签名 华 南 农 业 大 学 信 息（软 件） 学 院 操作系统分析与设计实习成绩单 开设时间：2014 学年第一学期 一、需求分析一、

2、需求分析 明确陈述说明程序设计的任务，强调的是程序要做什么，主要包括： (1)输入的形式和输入值的范围； (2)输出的形式； (3)程序所能达到的功能； (4)测试数据：包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 二、概要设计二、概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次 (调用)关系。 三、详细设计三、详细设计 实现概要设计中定义的所有数据类型， 对每个操作只需要写出伪码算法； 对主程序和其他模 块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度应能够按照伪码算法在计算机键盘上直 接输入高级程序设计语言程序)；画出函数的调用关系图。 四

3、、调试分析四、调试分析 内容包括： (1) 调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的讨论和分析； (2) 算法的时间复杂性(包括基本操作和其他算法的时间复杂性的分析)和改进设想； (3) 设计过程的经验和体会； (4) 实现过程中出现的主要问题及解决方法。 五、用户使用说明五、用户使用说明 说明如何使用你编写的程序，详细列出每一步的操作步骤。 六、测试与运行结果六、测试与运行结果 列出你的测试结果和运行情况（即运行时的关键画面），包括输入和输出。这里的测试数据 应该完整和严格，最好多于需求分析中所列。 值得注意的是，报告的各种文档资料，要在程序开发的过程中逐渐充实形成，而不是最后补

4、写。必要时可在报告中附部分关键源代码，但不需要附全部源代码。 操作系统分析与设计实 习 指导书 （第一版） 华南农业大学信息学院及软件学院 孙微微主编，张丽霞，王金凤参编 目录 第一部分 操作系统分析与设计实习要求 .1 一、操作系统分析与设计实习教学概述 .1 1、教学基本情况.1 2、教学指导思想和教学目的.1 3、项目表.1 二、操作系统分析与设计实习教学规范 .2 1、课程意义.2 2、实验步骤.2 3、课程设计报告(文档)规范 3 4、课程考核.5 第二部分 操作系统分析与设计实习内容 .6 题目一 页面置换算法的模拟实现及命中率对比 .6 题目二 磁盘调度算法的模拟实现及对比.8

5、题目三 进程同步与互斥.9 题目四 单处理器系统的进程调度.12 题目五 模拟磁盘文件系统实现.17 题目六 模拟操作系统实现.25 第一部分 操作系统分析与设计实习要求 一、操作系统分析与设计实习教学概述 1、教学基本情况 课程总学时数：2 周；课程总学分：2 学分 适用专业：信息学院计算机科学与技术、软件工程、网络工程专业，软件学院软件工程专业 考核方式及方法：实际操作程序运行课程设计报告。 成绩评定：在参考“难度系数”的基础上 =90功能完善，编程风格好，人机接口界面好，报告结构清晰，总结和分析详尽； 8090功能完善，编程风格良好，人机接口界面良好，报告结构完整； 7080功能基本完善

6、，编程风格良好，报告结构完整； 6070能完成所选题目，并提交报告； 60未按时完成，或者抄袭（含雷同者）。 2、教学指导思想和教学目的 1）指导思想：通过由浅入深、循序渐进、精讲多练，培养学生对计算机操作系统的熟练使 用，使学生全面了解操作系统的特点，熟练掌握操作系统的基本设计方法和系统工作原理。 2）教学目的：使学生通过实践来验证课堂教学的理论，并学会设计一些简单的综合应用程 序或小型的模拟操作系统。 3、项目表 一共提供六个题目供大家选择，题目难度逐级递增，即第一个题目难度最小，第 6 个题 目难度最大。前四个题目需要单独完成，后两个题目可组队完成，其中第五个题目建议 2 到 3 人一队

7、，第 6 个题目建议 3 到 5 人一队。每位同学根据自己的能力选择一个题目。 不要求对真实操作系统的各种数据结构进行操作，而是对你自己所设置的一些数据结构 （如数组、链表或队列）进行操作，来模拟实现操作系统中的算法或调度行为。你可以采用 任何你熟悉的语言编写。 1 二、操作系统分析与设计实习教学规范 1、课程意义 本课程是对学生的一种全面综合训练，是与课堂听讲、自学和练习相辅相成的必不可少的一 个教学环节。通常，实验所涉及到的问题比平时的习题复杂得多，也更接近实际。本课程着眼于 原理与应用的结合点，使学生学会如何把书上学到的知识用于解决实际问题，培养软件工作所需 要的动手能力；另一方面，能使

8、书上的知识变“活“，起到深化理解和灵活掌握教学内容的目的。 平时的练习较偏重于如何编写功能单一的“小“算法，而本课程涉及到的实验题目是软件设计的综 合训练，包括问题分析、总体结构设计、用户界面设计、程序设计基本技能和技巧，多人合作， 以至一整套软件工作规范的训练和科学作风的培养。此外，还有很重要的一点是：机器是比任何 教师都严厉的检查者。 2、实验步骤 常用的软件开发方法，是将软件开发过程划分为分析、设计、实现和维护四个阶段。虽然本 课程所涉及到的实验题目远不如实际问题中的复杂程度高，但为了培养一个软件工作者所应具备 的科学工作的方法和作风，也应遵循以下五个步骤来完成实验题目： 1）问题分析和

9、任务定义 在进行设计之前，首先应该充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么，限制条件是什么。 本步骤强调的是做什么，而不是怎么做。对问题的描述应避开算法和所涉及的数据类型，而是对 所需完成的任务作出明确的回答。例如：输入数据的类型、值的范围以及输入的形式；输出数据 的类型、值的范围及输出的形式；若是会话式的输入，则结束标志是什么，是否接受非法的输入， 对非法输入的回答方式是什么等。还应该为调试程序准备好测试数据，包括合法的输入数据和非 法形式的输入数据。 2）逻辑设计和详细设计 在设计这一步骤中需分逻辑设计和详细设计两步实现。逻辑设计指的是，对问题描述中涉及 的操作对象定义相应的数据类型，并按

10、照以数据结构为中心的原则划分模块，定义主程序模块和 各抽象数据类型；详细设计则为定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。在这个过程中， 要综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能 做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能明确具体。作为逻辑设计的结果，应写出每个抽象数 据类型的定义(包括数据结构的描述和每个基本操作的功能说明)，各个主要模块的算法，并画出 模块之间的调用关系图。详细设计的结果是对数据结构和基本操作作出进一步的求精，写出数据 存储结构的类型定义，写出函数形式的算法框架。在求精的过程中，应尽量避免陷入语言细节， 不必过早表述辅助数据结构和局部

11、变量。 3）编码实现和静态检查 编码是把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。如果基于详细设计的伪码算法就 能直接在键盘上输入程序的话，则可以不必用笔在纸上写出编码，而将这一步的工作放在上机准 备之后进行，即在上机调试之前直接用键盘输入。 然而，不管你是否写出编码的程序，在上机之前，认真的静态检查是必不可少的。静态检查 主要有两种方法，一是用一组测试数据手工执行程序(通常应先分模块检查)；二是通过对程序深 2 入全面地理解程序逻辑，在这个过程中再加入一些注解和断言。如果程序中逻辑概念清楚，后者 将比前者有效。 4）上机准备和上机调试 上机准备包括以下几个方面： (1)注意同一高级语言文本

12、之间的差别。 (2)熟悉机器的操作系统和语言集成环境的用户手册，尤其是最常用的命令操作，以便顺利 进行上机的基本活动。 (3)掌握调试工具，考虑调试方案，设计测试数据并手工得出正确结果。应该能够熟练运用 高级语言的程序调试器 DBBUG 调试程序。 (4)上机调试程序时要带一本高级语言教材或手册。调试最好分模块进行，自底向上，即先 调试低层函数。在调试过程中可以不断借助 DEBUG 的各种功能，提高调试效率。调试中遇到的各 种异常现象往往是预料不到的，此时应动手确定疑点，通过修改程序来证实它或绕过它。调试正 确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果。 5）总结和整理实

13、验报告 3、课程设计报告(文档)规范 报告的开头应首先包括如下成绩单表格，并填写班级、学号、姓名、题目等信息。在成绩单 之后另起一新页，开始你的报告主体。 3 小组成员、组内分工及各成员成绩 学号姓名分工成绩 学号姓名分工成绩 学号姓名分工成绩 实 验 题 目 若有更多小组成员可加行。 这是小组的实验报告成绩单，作为实验报告的第一页 自 我 评 价 （即 实验体会和心得部分） 教 师 评 语 评价指标： 题目内容和要求完成情况 优 良 中 差 对算法原理的理解程度优 良 中 差 程序设计水平优 良 中 差 程序运行效果及正确性优 良 中 差 课程设计报告结构清晰优 良 中 差 报告中总结和分析

14、详尽优 良 中 差 教师签名 华 南 农 业 大 学 信 息（软 件） 学 院 操作系统分析与设计实习成绩单 开设时间：2014 学年第一学期 4 然后，在报告主体中包括以下六个内容： 一、需求分析 明确陈述说明程序设计的任务，强调的是程序要做什么，主要包括： (1)输入的形式和输入值的范围； (2)输出的形式； (3)程序所能达到的功能； (4)测试数据：包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 二、概要设计 说明本程序中用到的所有抽象数据类型的定义、主程序的流程以及各程序模块之间的层次 (调用)关系。 三、详细设计 实现概要设计中定义的所有数据类型，对每个操作只需要写出伪码

15、算法；对主程序和其他模 块也都需要写出伪码算法(伪码算法达到的详细程度应能够按照伪码算法在计算机键盘上直接输 入高级程序设计语言程序)；画出函数的调用关系图。 四、调试分析 内容包括： (1) 调试过程中遇到的问题是如何解决的以及对设计与实现的讨论和分析； (2) 算法的时间复杂性(包括基本操作和其他算法的时间复杂性的分析)和改进设想； (3) 设计过程的经验和体会； (4)实现过程中出现的主要问题及解决方法。 五、用户使用说明 说明如何使用你编写的程序，详细列出每一步的操作步骤。 六、测试与运行结果 列出你的测试结果和运行情况（即运行时的关键画面），包括输入和输出。这里的测试数 据应该完整和

16、严格，最好多于需求分析中所列。 值得注意的是，报告的各种文档资料，要在程序开发的过程中逐渐充实形成，而不是最后补 写。必要时可在报告中附部分关键源代码，但不需要附全部源代码。 4、课程考核 1）考核点：编程(50 分)、测试分析(20 分)、报告(30 分)； 2）上交内容（电子版）： 源代码； 可执行程序； 课程设计报告。 上交时间与地点由任课教师指定。请各班学习委员注意：上交电子版文件时，每位或每 组同学的内容各自放在单独的一个文件夹中（此文件夹不要压缩），文件夹的名字格式形如： 201231000101 陈陈，即只包含学号姓名，且学号和姓名之间没有任何空格及其它符号。最后整 个班压缩为一个文件发送给任课教师。 5 第二部分 操作系统分析与设计实习内容 题目一、二、三、四只能由单人完成。