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1、操作系统实验指导书操作系统是一门理论性和时间性都很强的课程。要学好操作系统的设计原理，除了听课、看书、做习题外，最好的方法就是在实践中进行，包括使用操作系统、阅读和分析已有操作系统的源代码、自己设计小型系统/模块或模拟算法等。本教材安排的实验内容按深度可分为五个层次，即：使用级、观察级、系统管理级、源码阅读级和实现级。（1）使用级：是指如何使用操作系统，包括对命令（以及菜单和shell）、系统调用和系统文件的使用。（2）观察级：是指通过使用级的接口，从外部观察操作系统的内部工作过程和结构。（3）系统管理级：是指系统或设备的安装、配置和性能调整。（4）源码阅读级：是指对现有操作系统部分内核源代码
2、的阅读。（5）实现级：是指编程模拟实现操作系统某些功能模块。实验的操作平台是Red Hat Linux 9.0和Windows 2000 Professional，其中前者是主要的实验平台，因为源码阅读级等实验都是在Linux平台上进行的，当然，在Linux上进行的实验基本上也都可在UNIX平台上直接进行。读者可根据自己的需要以及实验条件等选择相应的实验内容。 1使用级实验实验1 安装Linux操作系统一实验目的在供实验的微机上安装Linux操作系统，后续实验都将在此环境上进行。通过实验，要求：1.了解硬件资源要求。2.学会安装Linux系统。3.学会启动Linux系统。4.了解Linux多引
3、导器的配置。二实验内容把Linux安装到本地硬盘。主要安装步骤提示：1.如果BIOS支持光盘启动，则插入Linux安装光盘，重新启动计算机。如果从DOS环境启动，则在DOS提示符下执行批处理命令，如autoboot。l或者，准备启动软盘，插入并重新启动计算机。2. 对硬盘分区，留出交换空间和文件系统的空间。3.按提示分阶段装入系统。4.配置系统。实验2 安装Windows 2000操作系统一实验目的通过对Windows 2000 professional的安装操作，了解操作系统应用环境建立的初步过程。1.掌握Windows操作系统的基本系统设置。2.了解Windows多操作系统安装配置的方法。
4、二实验内容1.把Windows 2000安装到本地硬盘。注意：若要与Linux并存于同一硬盘上，则宜先安装Windows。2.主要安装步骤与安装Linux相似，在此从略。注意，按屏幕提示选择合适的文件系统时，建议选择NTFS。输入的管理员密码要记住。实验3 Linux系统用户接口和编程界面实验一实验目的1熟悉使用Linux字符界面、窗口系统的常用命令。2熟悉运用Linux常用的编程工具。3熟悉运用Linux的在线求助系统。4掌握在Linux操作系统环境上编辑、编译、调试、运行一个C语言程序的全过程。二实验内容1熟悉开机后登录Linux系统和退出系统的过程；2熟悉Linux字符界面虚拟终端窗口和
5、shell，以及图形界面X-Window(如gnome或KDE)：练习并掌握常用的Linux操作命令，如ls、cat、ps、df、find、grep、cd、more、cp、rm、kill、at、vi、cc、man、help、control+d/c、等；熟悉常用shell的提示符；熟悉字符窗口与图形界面之间的切换。3学习使用Linux的在线求助系统，如man和help命令等。4掌握一种Linux的编辑器，特别是字符界面的vi工具的使用。5用vi编辑一个打印“Hello,I am a C program”字串的C语言程序，然后编译并运行它，记下整个过程。熟悉gcc、gdb等编译器、调试器的使用。
6、2系统行为观察级实验实验4 观察Linux进程的异步并发执行一实验目的1.了解进程与程序的区别，加深对进程概念的理解；2.掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点，区分进程并发执行与串行执行；3.了解fork( )系统调用的返回值，掌握用fork()创建进程的方法；4.熟悉wait、exit等系统调用。二实验内容1编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”，儿子进程执行时屏幕显示“I am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。2多次连续反复运行这个程序，观
7、察屏幕显示结果的顺序，直至出现不一样的情况为止。记下这种情况，试简单分析其原因。3修改程序，利用nice ( ) 改变各进程的优先级，观察不同情况下进程调度效果的区别。4修改程序，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同步推进，多次反复运行改进后的程序，观察并记录运行结果。 实验5 Linux进程间的通信一、实验目的学习如何利用管道机制、消息缓冲队列、共享存储区机制进行进程间的通信，并加深对上述通信机制的理解。二、实验内容 1了解系统调用pipe()、msgget()、msgsnd()、msgrcv()、msgctl()、shmget()、shmat()、shmdt()、
8、shmctl()的功能和实现过程。2编写一C语言程序，使其用管道来实现父子进程间通信。子进程向父进程发送字符串“is sending a message to parent!”；父进程则从管道中读出子进程发来的消息，并将其显示到屏幕上，然后终止。3运行该程序，观察、记录并简单分析其运行结果。实验6 观察内存分配结果一实验目的学习如何利用Linux的malloc函数动态申请一段内存空间。二实验内容1了解malloc函数的功能和Linux虚拟内存管理的原理。2编写一C语言程序，用malloc函数申请一段存储空间，并在终端上显示起始地址。3运行该程序，观察、记录其运行结果，并分析说明结果的地址是否为
9、物理地址。实验7 观察内存使用情况一、实验目的用Windows 2000自带的工具观察内存空间的使用情况。二、实验内容1.用Windows 2000的性能监视器或者任务管理器观察内存工作情况。2.观察并写出屏幕显示的内容。3系统管理级实验实验8 在Linux中使用优盘一实验目的1了解mount和umount命令的功能；2了解Linux设备文件的命名；3用上述所了解的内容解决在Linux中使用优盘的问题。二实验内容1用mount命令把优盘的设备文件安装到/mnt目录（可能需要root用户口令，请勿乱用）。2进入/mnt目录，使用优盘（比如，往里拷贝一个文件）。3退出/mnt目录，用umount命
10、令把优盘从系统中卸载掉。4按ctrl+d组合键，退出超级用户模式。5总结在Linux中使用优盘的过程。实验9 使用Windows 2000的注册表屏蔽桌面上的“回收站“一实验目的1了解Windows 2000注册表的作用，熟悉注册表编辑器；2熟悉Windows 2000注册表中5个主要根键的内容与作用；3了解备份注册表的重要性，掌握备份注册表的基本方法；4学会通过修改注册表，屏蔽桌面“回收站”图标的方法。二实验内容1备份注册表（或者打开后导出注册表）。2运行regedit命令打开注册表。3选择注册表中“HKEY_LOCAL_MACHINE”子窗口（即找到此根键），定位到“HKEY_LOCAL_
11、MACHINESOFTWAREMicrosoftWindowsCurrentVersionExplorerDesktopNameSpace”分支，在该分支下有多个子键对应桌面上的某些系统图标。4删除键值为Recycle Bin的子键，如子键645FF040-5081-1-1B-9F08-00AA002F954E。5重新启动计算机。6根据备份的注册表内容，恢复注册表中被删除的子键，重新启动计算机。7观察两次重启后的情况，总结备份、修改和恢复注册表的一般过程。4源代码阅读级实验 这部分实验难度较大，但很有意义，也很有意思，建议学生分组协作完成。 实验10 分析Linux进程调度程序一实验目的1了解
12、Linux源代码的分布；2了解阅读Linux源代码的一般方法；3熟悉Linux管理进程用的主要数据结构；4通过阅读Linux进程调度有关函数的源代码，理解Linux的进程调度算法及其实现所用的主要数据结构。二实验内容1通过查阅参考书或者上网找资料，熟悉/usr/src/linux（注意：这里最后一级目录名可能是个含具体内核版本号和“linux”字符串的名字）下各子目录的内容，即所含Linux源代码的情况。2在概览Linux启动和初始化部分源代码基础上，分析Linux进程调度有关函数的源代码，主要是schedule()函数和goodness()函数，并且要对它们引用的头文件等一并分析。3归纳总结
13、出Linux的进程调度算法及其实现所用的主要数据结构。实验11跟踪系统查找文件过程一实验目的1了解Linux源代码的分布；2了解阅读Linux源代码的一般方法；3熟悉Linux管理文件用的主要数据结构；4通过分析Linux文件系统部分源代码，跟踪系统查找文件的过程。二实验内容 1通过查阅参考书或者上网找资料，熟悉/usr/src/linux（注意：这里最后一级目录名可能是个含具体内核版本号和“linux”字符串的名字）下各子目录的内容，即所含Linux源代码的情况。2在概览Linux启动和初始化部分源代码基础上，分析Linux虚拟文件系统及EXT3文件系统的部分内核源代码，即其超级块、组描述符
14、、数据块位图、索引节点表、目录项结构及其相关操作的源代码实现，并利用各种可能工具，跟踪、展示Linux文件系统管理模块搜索EXT3文件系统的/usr/include/stdio.h文件的过程。3归纳总结出Linux根据哪些主要数据结构先检索出文件/usr/include/stdio.h的索引节点，进而读出其内容的全部过程。5实现级实验本级的实验既可在Linux，也可在Windows 2000操作系统平台下进行。实验11进程调度模拟程序设计一实验目的加深对进程概念和进程调度过程/算法的理解。二、实验内容1给出进程调度的算法描述（如基于动态优先级和时间片轮转调度算法的描述）。2用C语言设计一个对n个并发进程进行调度的程序，每个进程由一个进程控制块（PCB）结构表示，该进程控制块应包括下述信息：进程标识ID、进程优先数PRIORITY（并规定优先数与优先权成正比）、时间片数CHIP、进程已经占用CPU的时间CPUTIME，进程还需要运行的时间ALLTIME（当进程运行完毕时，其值为0）、进程的状态STATE（为简化起见。设每个进程处于运行E（excecuting）、就绪R（ready）和完成F（finish）三种状态之一，并假设起始状态都是就绪状态R。），以及进程队列指针NEXT（用来将PCB排成队列）等，可按照调度算法的不同而增删。3调度程序应当包含2种不同的调度算法，运行时可以
