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1、第一章：设计内容及要求一、课程设计的目的本课程是操作系统课程的重要组成部分，通过本课程的学习，使学生能更进一步地理解操作系统的设计和实现思路。掌握操作系统主要原理和算法。培养学生的实际运用操作系统原理分析解决问题的能力。二、课程设计的题目1. 进程管理仿真程序设计三、设计内容（一）进程管理仿真程序设计1.基本要求：设计一个仿真程序，仿真进程管理的五大功能，包括创建进程，用新进程替换当前进程映像，进程状态转换，进程调度，上下文切换。2.创新要求在基本要求达到后，可以进行创新设计。3.设计方法和基本原理 设计一个PCB数据结构，该结构包含进程的所有信息，如进程号pid ，父进程号ppid，进程优先
2、数，进程运行时间，进程时间片，程序计数器值，累加器值等。 设计一个kernel程序，该程序分配一个大的内存空间，用于存放模拟进程。 在kernel中设计一个解释函数，解释执行模拟程序中的语句。 设计一个命令解释程序，接收用户命令，发送给kernel。 在kernel中设计一个调度函数，调度模拟程序执行。 在kernel中设计一个上下文切换函数，负责模拟程序的切换。Kernel中设置一个定时器，负责处理时间片。用伪指令编写系统信息程序和用户测试程序。 第二章：设计说明一、问题描述：系统由4种程序组成，它们是进程管理程序(kernel)、命令解释程序(commander)、系统信息程序( repo
3、rter)、用户程序（Application）。系统内有3种进程(下称模拟进程)，它们是： 命令解释进程(commander),系统信息进程( reporter)，用户进程（Application）。Kernel程序首先运行。Kernel启动后，创建commander进程。Kernel程序根据需要创建reporter进程和Application进程。Kernel负责维护6个数据结构，包括时间 (Time), 处理器状态(CPUstate),进程表 (PCBTable), 就绪队列(ReadyState),等待队列(BlockedState),运行进程（RunningState）。系统采用时间轮
4、转和优先级调度混合算法。优先级以优先数表示，优先数越大则优先级越高。调度时，就绪队列中优先数最大的进程优先运行，相同优先数进程按FIFO方式调度。进程运行一个时间片以后,其优先数数减1（即降低一级）；进程在就绪队列中等待3个时间片以后，其优先数加1。二、方案设计： 设计一个PCB数据结构，该结构包含进程的所有信息，如进程号pid ，父进程号ppid，进程优先数，进程运行时间，进程时间片，程序计数器值，累加器值等。 设计一个kernel程序，该程序分配一个大的内存空间，用于存放模拟进程。 在kernel中设计一个解释函数，解释执行模拟程序中的语句。 设计一个命令解释程序，接收用户命令，发送给ke
5、rnel。 在kernel中设计一个调度函数，调度模拟程序执行。 在kernel中设计一个上下文切换函数，负责模拟程序的切换。Kernel中设置一个定时器，负责处理时间片。用伪指令编写系统信息程序和用户测试程序。三、设计分析：代码解释：1. 创建简单虚拟内核其实，若只考虑功能实现，我们完全可以不定义虚拟CPU。所以，为了简单又简单,我们不定义虚拟CPU,而直接通过进程PCB进行计算。但这不便于同学们理解上下文切换。有兴趣的同学可以考虑定义一个虚拟CPU（参见“虚拟内核(含虚拟CPU)设计提示.doc”）。编写编译程序：(1)定义指令#define MOV 01 /传送指令：立即数赋值给寄存器A
6、#define ADD 02 /加法指令：寄存器A加立即数#define OUT 80 /输出指令: 寄存器A的值输出到端口(端口号01-表示显示器)2. 定义PCB结构typedef struct short A; /寄存器Aint PC; /程序计数器PCchar *addr;/程序加载起始地址int length;/程序大小PCB;#define MAX_PID 10 /假设系统可同时运行10个进程PCB pcbsMAX_PID; /定义PCB结构数组，用于存放所有的PCB3. 定义系统变量定义一个全局变量作为系统变量:int cur_pid; /当前_进程号初始化：cur_pid=0;
7、4. 加载用户程序打开字节码文件，求字节码文件长度。获取当前进程的PCB： PCB *pcb=pcbs+cur_pid;分配加载内存：pcb-addr=(char *)malloc(字节码文件长度);字节码文件读入到pcb-addr;登记加载信息：pcb-A=0; pcb-PC=0; pcb-length=字节码文件长度;5. 编写执行指令的函数获取当前进程的PCB： PCB *pcb=pcbs+cur_pid;在pcb-addr+pcb-PC所指的单元取指令，执行该指令。修改程序计数器：pcb-PC+=刚才执行的指令长度;比如，假设PC所指的字节码为020F00。可以这么些执行代码:shor
8、t op_data; /注意，操作数为16位整数，所以要定义为shortchar cmd;cmd= *(pcb-addr+pcb-PC); /取指令if(cmd=0x02) /执行指令op_data= *(short*)(pcb-addr+pcb-PC+1); /取操作数pcb-A+= op_data; /操作数加到寄存器Apcb-PC+=3;/修改程序计数器,使之指向下一条指令5. 扩展PCB结构添加新的结构成员typedef struct int A; /寄存器Aint PC; /程序计数器PCchar *addr;/程序加载起始地址int length;/程序大小/以下为新增成员int
9、pid;/进程号，值-1MAX_PID，-1表示无进程int ppid;/父进程号int gpid;/进程组号char state;/进程状态：01-新建，02-就绪，03-运行, 04-等待，/ 05-完成int slice;/时间片大小。为了简单，假设为“指令条数/时间片”int B; /寄存器Bint F; /寄存器Fchar *addr；/程序加载起始地址char priority;/优先数, 值为0-31，其中31为最高级char last; /上次运行的时间,调度时要用此时间PCB；6.扩展系统变量增加两个全局变量，作为系统变量：int max_pid; /最大_进程号unsign
10、ed int tick; /时间嘀嗒数，假设每条指令占一个机器周期，嘀嗒一次/= 下面3个变量暂不使用 =long intf； /中断标志（可管理32个中断）/以下成员先暂时定义为字节流，以后要把它们改为结构体char *sys_stack;/系统栈，存放系统参数。char *usr_stack; /用户栈,存放用户私有数据，如存放函数参数，返回地址等等。char *signal;/信号，暂时这样定义，以后要把它改为结构体/= 下面3个变量暂不使用 =初始化：max_pid=0; tick=0;7.优先级设计for(int p=0;ppriority-=2;elsepcbx-priority+
11、=2;for(int j=0;jstate=0) coutendl; cout进程j+1的优先级为:priorityendl; else coutendl; cout进程j+1已经结束!endl; 8.进程按优先级调度运行while(1)cur_pid=0; for(int q=0;qprioritypriority) cur_pid=q;PCB *pcb=pcbs+cur_pid;for(int i=0;iclise;i+)exeInstruction(cur_pid);/执行指令 if(pcb-PC=pcb-length)/执行完毕 if(pcb-state=0) pcb-state=1;
12、 /标志位置1，表示进程结束 pcb-priority=0; /优先级置0 delete pcb-addr;/回收内存 flag+; int z; coutz; if(z=1) system(cls); if(flag=argc-1) return 0;第三章：测试1.用户设计各进程的优先级和时间片：2.程序按各进程的优先级完成调度：本次运行进程所用时间片以及显示全部进程状态3.运行过的进程优先级减少2，其他进程优先级增加2总测试效果：第四章：总结 这次的程序设计和以往的不同，原来的课程设计主要是了解题目要求，然后自己按自己的思路设计的自己的算法编写代码即可，但是这次要按照操作系统本来的逻辑编写，初始有点不太适应，但是经过对题目的分析，发现固然这次的题目固定了我们的算法，但是也同时使得设计更加简便，只
