《《操作系统原理》课程设计任务书0834131.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《操作系统原理》课程设计任务书0834131.doc（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、河南城建学院操作系统原理课程设计任务书班 级： 0834131 专 业： 信息管理与信息技术(本科)课程名称： 操作系统原理 指导教师： 魏新红 计算机科学与工程学院2015年12月操作系统课程设计任务书编写：魏新红 审核：张玉花课程编码0801510课程名称操作系统原理适用专业信息管理与信息技术学时36考核方式考查学分2先修课程数据结构，C语言设计时间第5学期第15-16周一、设计时间及地点1、设计时间本课程设计时间为2周，安排在第5学期期末最后2个教学周进行，上午：8:00-12:00，下午：14:00-15:45。设计周的最后一天为验收时间，每个人都要对设计结果进行答辩，指导教师根据评分
2、标准给出设计成绩。2、设计地点设计地点为计算机系实验中心10#A301，如有变动另行通知。3、设计时间安排具体的设计时间和地点安排详见附表1。二、设计目的和要求1、设计目的学习计算机软件技术，特别是计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。本操作系统课程设计，是给同学提供一个集中实验的机会。希望同学们通过该设计
3、加深对所学习课程的理解。2、设计要求(1)纪律要求设计期间必须在机房或教室，时间上午：8:00-12:00，下午：14:00-15:45。不得迟到、早退，有事请假，不得无故旷课，缺课超过总学时的1/3者，不得参与答辩，并以不及格论处。1)严格遵循软件实习和课程设计的有关安排，按时完成设计任务。2)严格遵守学校的纪律和机房各项管理规定。3)严格请假制度，需请假时。请假需要有辅导员签字的假条，且必须经指导老师批准。(2)技术要求按软件工程的思想和方法进行设计，并把它作为一个工程来做。设计的每一步都有要形成文档，“成品”出来以后要有使用说明书和测试报告。最后按院方统一要求整理出软件实习“论文”，并分
4、别以电子和书面文档的形式上交。最后，设计的程序要编译通过，并在验收时进行演示。本设计的内容是基于计算机操作系统教材和课堂讲授内容的，但同学们必须对以前的C语言程序设计和数据结构等内容进行认真的复习。设计过程所使用的技术或函数等都是课堂中所学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C+。要求课程设计者对Linux操作系统和GNU C或C+有一定的了解。三、设计题目和内容1、图书管理系统以UNIX系统文件部分系统调用为基础设计一个简易的图书管理系统。要求实现：图书的录入、查询、借阅、清理、统计等功能、还要实现对每天的借阅情况进行
5、统计并打印出统计报表，操作界面要尽量完善。图书资料信息必须保存在文件中。2、信号通信与进程控制(l)进程的创建：编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个或多个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和其余为子进程在活动。(2)进程的控制：在程序中使用系统调用lockf()来给每一个进程加锁，实现进程之间的互斥。(3)进程通信：软中断通信；在程序中使用实例signal(SIGINT，SIG_IGN)和signal(SIGQUIT，SIG_IGN)进行通信操作，观察执行结果，并分析原因。(4)软中断的捕获与重定义。首先定义一个服务函数function()，然后利用signal(sig，f
6、unction)系统调用来实现中断的捕获与改道。(5)使用操作系统保留给用户的信号SIGUSR1和SIGUSR2进行通信。(6)扩展程序，使之成为信号或事件驱动的应用程序。3、进程间通信(IPC)：消息机制(1)消息的创建、发送和接收使用系统调用msgget()，msgsnd()，msgget()，及msgctl()编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。2）SERVER端建立一个Key为175的消息队列，等待其他进程发来
7、的消息。当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一个消息后显示一句“(server)received”。3）CLIENT端使用key为175的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。最后的一个消息，即是SERVER端需要的结束信号。CLIENT每发送一条消息后显示一句“(client)sent”。4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。（2）功能扩展：在sever端创建一个服务函数，从而实现C/S通讯要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件
8、，或者执行一个shell命令等。此功能可由设计者自己定义。在此基础上可以扩展客户端，比如设计一个菜单界面，接收不同的选项，并发送到服务器端，请求对方提供服务。4、进程间通信(IPC)：共享内存机制(1) 共享存储区的创建，附接和断接使用系统调用shmget()，shmat()，msgdt()，shmctl()，编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。1）为了便于操作和观察结果，用一个程序作为“引子”，先后fork()两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。SERVER和CLIENT也可分别为2个各自独立的程序。2）SERVER端建立一个Key为375的共享区，并将第一个字节置为-1，
9、作为数据空的标志，等待其他进程发来的消息。当该字节的值发生变化时，表示收到了信息，并进行处理。然后再次把它的值设为-1。如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。SERVER每接收到一次数据后显示“(server)received”。3）CLIENT端建立一个Key为375的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，SERVER端空闲，可发送请求。CLIENT随即填入9到0。期间等待Server端的再次空闲。进行完这些操作后，CLIENT退出。CLIENT每发送一次数据后显示“(client)sent”。4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。（2）功能扩展：在
10、sever端创建一个服务函数，从而形成C/S通讯模式要求SERVER每接收到一次数据后不仅仅显示“(server)received”，而是做一些其它事情，比如读取或查询某个文件等。此功能可由设计者自己定义。在此基础上可以扩展客户端，比如设计一个菜单界面，接收不同的选项，并发送到服务器端，请求对方提供服务。5、文件加密存储利用文件系统的系统调用编程对文件的内容进行加、解密。要求程序从环境的命令行携带4个参数。第一个是文件名，第二个是操作方式，第三个是密钥，第四个是加密钥循环使用长度。其中后两个参数是可以忽略，但对忽略的情况要提供缺省值。要求最后实现对文件的加密转储，或通过改道的办法进行转储。对于
11、已加密的文件可以进行解密显示或解密后转储。形成加密或解密文件后要删除原来的文件。建议加密过程使用按字符进行异或的方式处理，也可以是仿射加密方式，比如把所有的字符做一个平移变换：A-A+C（A为任意字母表中的字母，C为常数，为了防止越界或溢出，可以改造其为A-（A+C）MOD 256），这里要提醒的是，要注意逆变换。建议，设计者也提供自己的加密方式。6、存储管理存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。本设计的目的是通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。要求：(1)通过随机数产生一个指令序列
12、，共320条指令。指令的地址按下述原则生成：50%的指令是顺序执行的；25%的指令是均匀分布在前地址部分；25%的指令是均匀分布在后地址部分。具体的实施方法是：在0，319的指令地址之间随机选取一起点m；顺序执行一条指令，即执行地址为m+l的指令；在前地址0，m+1中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m；顺序执行一条指令，其地址为m+1；在后地址m+2，319中随机选取一条指令并执行；重复上述步骤，直到执行320次指令。(2)将指令序列变换成为页地址流。设:页面大小为1K；用户内存容量为4页到32页；用户虚存容量为32K。在用户虚存中，按每页存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存
13、中的存放方式为：第0条第9条指令为第0页(对应虚存地址为0，9)；第10条第19条指令为第1页(对应虚存地址为10，19)； 第310条第319条指令为第31页(对应虚存地址为310，319)。按以上方式，用户指令可组成32页。(3)计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率（要为以下各种算法定义数据结构）。先进先出的算法(FIFO)；最近最少使用算法(LRU)；最近最不经常使用算法(NUR/NRU/CLOCK)。命中率=1-页面失效次数/页地址流长度在本设计中，页地址流长度为320，页面失效次数为每次访问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。(4)关于随机数产生办法，Linux/U
14、NIX系统提供函数srand（）和rand（），分别进行初始化和产生随机数。例如:srand()语句可初始化一个随机数：a0=10*rand()/32767*319+1，a1=10*rand()/32767*a0； 语句可用来产生a0、a1、中的随机数。7、shell程序模拟设计shell是UNIX系统的命令解释程序。Shell的基本功能是：命令解释执行、shell编程、系统环境设置、文件名替换、I/O重定向、连通管道建立。试按照shell程序的基本功能，利用UNIX系统提供的进程控制的系统调用，设计一个程序来模拟shell功能。要求至少要做到：1）从终端键盘接收命令，若是合法，则执行之；2）
15、设置一条内部命令，比如print，用于显示被执行命令的返回状态和它自己的参数；3）实现shell命令替换。8、Windows文件系统分析在Linux系统下，使用与文件相关的系统调用实现对物理设备文件的读写，参照Linux系统源代码，对不同介质上的FAT格式文件系统进行分析。要求在Linux环境下设计出C语言程序，实现以下功能：1）分析DOS/Windows系统引导记录DBR（DOS Boot Record）和引导机制;2）通过DBR中的BPB（BIOS Parameter Block）信息分析，构建相关信息的数据结构，比较FAT16、FAT32和VFAT等文件系统的区别与联系。3）至少要实现对给出第一FAT入口文件的只读访问。4）建议根据文件名读取文件。9、UNIX/Linux文件系统分析在Linux系统下，使用与文件相关的系统调用实现对物理设备文件的读写，参照
