第一篇：linux操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書
題目1 進(jìn)程軟中斷通信
1．1 題目的主要研究?jī)?nèi)容及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的軟中斷通信：父進(jìn)程發(fā)信號(hào)控制子程序的終止。
1．2 題目研究的工作基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)條件
（1）硬件環(huán)境：Linux平臺(tái)。（2）軟件環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)C語言。
1．3 設(shè)計(jì)思想
系統(tǒng)調(diào)用fork()創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程,再調(diào)用signal()讓父進(jìn)程捕捉鍵盤上的中斷信號(hào)(即按Ctrl + C鍵);當(dāng)捕捉到中斷信號(hào)后,父進(jìn)程調(diào)用Kill()向兩個(gè)子進(jìn)程發(fā)出信號(hào),子進(jìn)程捕捉到信號(hào)后分別輸出下列信息后終止：
Child Process 1 is Killed by Parent!Child Process 2 is Killed by Parent!
父進(jìn)程等待兩個(gè)子進(jìn)程終止后,輸出如下的信息后終止：
Parent Process is Killed!
1．4 流程圖
創(chuàng)建子進(jìn)程p1NoP1 > 0Yes創(chuàng)建子進(jìn)程p2No子進(jìn)程P2等待父進(jìn)程SIGSUR2消息后輸出Child Process 2 is Killed by Parent!子進(jìn)程P1等待父進(jìn)程SIGSUR1消息后輸出Child Process 1 is Killed by Parent!P2 > 0Yes
父進(jìn)程等待子進(jìn)程都結(jié)束后輸出Parent process is killed!1．5 主要程序代碼
#include“stdio.h” #include“unistd.h” #include“signal.h” #include“sys/types.h” #include“stdlib.h” int k = 0;int p1,p2;// pid_t child1 = 0,child2 = 0;void func_father(int sig)// 父進(jìn)程信號(hào)處理函數(shù)； { // 傳送參數(shù)sig指定的信號(hào)給參數(shù)pid指定的進(jìn)程；返回值：0：成功；-1：出錯(cuò)； // 信號(hào)宏名：SIGUSR1，用戶定義信號(hào)1，信號(hào)值：10，默認(rèn)動(dòng)作：終止進(jìn)程；
} void func_p1(int sig)// 子進(jìn)程p1信號(hào)處理函數(shù)； { k=1;// 標(biāo)志相應(yīng)SIGUSR1消息結(jié)束；} kill(p1, SIGUSR1);kill(p2, SIGUSR2);
void func_p2(int sig)// 子進(jìn)程p2信號(hào)處理函數(shù)； { k=1;// 標(biāo)志相應(yīng)SIGUSR2消息結(jié)束；} int main(){
while((p1 = fork())==-1);// fork()=-1創(chuàng)建子進(jìn)程失敗；
if(p1 > 0)// 父進(jìn)程繼續(xù)創(chuàng)建子進(jìn)程p2； {
}
else // 子進(jìn)程p1 while((p2 = fork())==-1);if(p2 > 0)// 父進(jìn)程 { // 設(shè)置信號(hào)處理方式，依照參數(shù)signum指定的信號(hào)編號(hào)設(shè)置處理函數(shù)； // 指定信號(hào)到達(dá)時(shí)跳轉(zhuǎn)到參數(shù)handler指定的函數(shù)執(zhí)行；
// 返回值：成功：返回先前信號(hào)處理函數(shù)指針；出錯(cuò)：SIG_ERR(-1)；
} else {
} signal(SIGINT, SIG_IGN);// 忽略本應(yīng)給父進(jìn)程的按鍵中斷； signal(SIGUSR2, func_p2);// 接收父進(jìn)程的消息后轉(zhuǎn)到處理函數(shù)； k = 0;while(k == 0);
// 等待子進(jìn)程2收到父進(jìn)程的消息后置k=1
// 子進(jìn)程p2 signal(SIGINT, func_father);wait(0);// 等待子進(jìn)程1結(jié)束 wait(0);// 等待子進(jìn)程2結(jié)束 printf(“Parent process is killed!n”);exit(0);
printf(“Child Process 2 is Killed by Parent!n”);exit(0);
{
} } return 0;signal(SIGINT, SIG_IGN);// 忽略本應(yīng)給父進(jìn)程的按鍵中斷； signal(SIGUSR1, func_p1);// 接收父進(jìn)程的消息后轉(zhuǎn)到處理函數(shù)； k = 0;while(k == 0);
// 等待子進(jìn)程1收到父進(jìn)程的消息后置k=1 printf(“Child Process 1 is Killed by Parent!n”);exit(0);1．6 運(yùn)行結(jié)果及分析
當(dāng)按下Ctrl + C后，產(chǎn)生消息響應(yīng)。
1．7 心得體會(huì)
通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握了如何創(chuàng)建進(jìn)程以及進(jìn)程的軟中斷。
題目2 進(jìn)程的管道通信
2．1 題目的主要研究?jī)?nèi)容及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的管道通信。
2．2 題目研究的工作基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)條件
（1）硬件環(huán)境：Linux平臺(tái)。（2）軟件環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)C語言。
2．3 設(shè)計(jì)思想
使用系統(tǒng)調(diào)用pipe()建立一條管道線;兩個(gè)子進(jìn)程P1和P2分
別向管道各寫一句話：
Message from Child l!Message from Child 2!
父進(jìn)程從管道中讀出來自于兩個(gè)子進(jìn)程的信息,顯示在屏幕上。
要求父進(jìn)程先接收子進(jìn)程P1的消息,再接收子進(jìn)程P2的消息。
2．4 流程圖
創(chuàng)建管道創(chuàng)建子進(jìn)程p1NoP1 = 0Yes“Message from Child l!”放入緩沖區(qū)中把緩沖區(qū)所指內(nèi)容寫入50個(gè)字節(jié)到fd[1]指定的文件No創(chuàng)建子進(jìn)程p2P2 = 0Yes“Message from Child 2!”放入緩沖區(qū)中把緩沖區(qū)所指內(nèi)容寫入50個(gè)字節(jié)到fd[1]指定的文件父進(jìn)程從管道讀出長(zhǎng)度為50字節(jié)的字符串，并打印
2．5 主要程序代碼
#include
int fd[2];// 打開文件的文件描述符數(shù)組fd[0]讀，fd[1]寫；
char outpipe[100],inpipe[100];
pipe(fd);// 先創(chuàng)建管道，再創(chuàng)建子進(jìn)程
while((pid1 = fork())==-1);// fork()=-1創(chuàng)建子進(jìn)程失敗
if(pid1 == 0)// Child1
{ lockf(fd[1],1, 0);// 建立互斥文件鎖
sprintf(outpipe,“Message from Child l!”);// 把串放入數(shù)組outpipe中
write(fd[1], outpipe, 50);// 把outpipe所指內(nèi)存寫入50個(gè)字節(jié)到fd[1]的文件；
sleep(5);
/*自我阻塞5秒*/ lockf(fd[1],0,0);// 解除互斥文件鎖
exit(0);
}
else // pid1 > 0
{
while((pid2 = fork())==-1);
if(pid2 == 0)// Child2
{
lockf(fd[1],1, 0);/*互斥*/
sprintf(outpipe,“Message from Child 2!”);
write(fd[1], outpipe, 50);
sleep(5);
lockf(fd[1], 0, 0);
exit(0);
}
else // pid1 > 0 && pid2 > 0,父進(jìn)程
{
wait(0);
/*同步*/
read(fd[0], inpipe, 50);
/*從管道中讀長(zhǎng)為50字節(jié)的串*/
printf(“%sn”, inpipe);
wait(0);
read(fd[0], inpipe, 50);
printf(“%sn”, inpipe);
exit(0);
}
}} 1．6 運(yùn)行結(jié)果及分析
父進(jìn)程先接收子進(jìn)程1的消息再接受子進(jìn)程2的消息，并打印。
1．7 心得體會(huì)
通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握了如何創(chuàng)建管道以及利用管道方式進(jìn)程間通信。
題目3 進(jìn)程間通信設(shè)計(jì)
3．1 題目的主要研究?jī)?nèi)容及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
利用消息隊(duì)列實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。
3．2 題目研究的工作基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)條件
（1）硬件環(huán)境：Linux平臺(tái)。（2）軟件環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)C語言。
3．3 設(shè)計(jì)思想
使用系統(tǒng)調(diào)用msgget()，msgsnd()，msgrev()及msgctl()編制一長(zhǎng)度為512B的消息的發(fā)送和接收程序。
3．4 流程圖 用ftok函數(shù)建立IPC通信需要的ID值發(fā)送端用ftok函數(shù)返回IPC通信需要的ID值接收端用msgget函數(shù)返回隊(duì)列標(biāo)識(shí)符用msgget函數(shù)創(chuàng)建消息隊(duì)列并返回標(biāo)識(shí)符向緩沖區(qū)中輸入1K的字符串消息清空接收緩沖區(qū)用msgsnd函數(shù)發(fā)送消息到消息隊(duì)列用msgrcv函數(shù)接收消息隊(duì)列中消息
3．5 主要程序代碼 發(fā)送方主要代碼：
int main(int argc, char **argv)
{
int msqid;
struct msgbuf buf;
int flag;// 發(fā)送消息返回值0：成功；
int key;// 創(chuàng)建IPC通訊ftok出的鍵值；
int sendlength;// 發(fā)送消息的大小，不含消息類型long占用的4個(gè)字節(jié)；
key = ftok(“msg.tmp”, 0x01);// 返回系統(tǒng)建立IPC通訊時(shí)需要的ID值；
if(key < 0)
{
perror(“ftok key error”);
return-1;
}
msqid = msgget(key, 0600 | IPC_CREAT);// 創(chuàng)建隊(duì)列對(duì)象并返回標(biāo)識(shí)符；
if(msqid < 0)
{
perror(“create message queue error”);
return-1;
}
buf.mtype = 1;
strcpy(buf.mtext, “This is a test of Inter-Progress Connumation
which made by Shi Zhongyu who majors in Computing Science
and Technology, Information Science and Engineering School，Shen Yang University of Technology.”);
sendlength = sizeof(struct msgbuf)sizeof(long);// 接收消息的大??；
memset(&buf1, 0x00, sizeof(struct msgbuf));// 清空buf1結(jié)構(gòu)體；
mtype = 1;// mtype > 0 ：接收類型等于發(fā)送消息類型的第一個(gè)消息；
// 從標(biāo)識(shí)符msqid的隊(duì)列讀取消息存于msgp，再刪除隊(duì)列中消息；
flag = msgrcv(msqid, &buf1, recvlength ,mtype, 0);if(flag < 0){
perror(“recv message errorn”);
return-1;} printf(“ message ：%sn”, buf1.mtext);
system(“ipcs-q”);// 創(chuàng)建子進(jìn)程執(zhí)行命令：顯示消息隊(duì)列；
return 0;} 3．6 運(yùn)行結(jié)果及分析
先發(fā)送消息到已存在的文件msg.tmp，讀取消息后自動(dòng)刪除消息。再利用ipcrm-q 294912(msqid)刪除該消息隊(duì)列。
3．7 心得體會(huì)
通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握了如何創(chuàng)建消息隊(duì)列進(jìn)行進(jìn)程間通信。
題目4 利用多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問題
4．1 題目的主要研究?jī)?nèi)容及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)
利用多進(jìn)程實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者消費(fèi)者問題。
4．2 題目研究的工作基礎(chǔ)或?qū)嶒?yàn)條件
（1）硬件環(huán)境：Linux平臺(tái)。（2）軟件環(huán)境：標(biāo)準(zhǔn)C語言。
4．3 設(shè)計(jì)思想
創(chuàng)建兩個(gè)子進(jìn)程；一個(gè)子進(jìn)程（生產(chǎn)者進(jìn)程）依次向緩沖區(qū)寫
入整數(shù)0,1,2,...,9；另一個(gè)子進(jìn)程（消費(fèi)者進(jìn)程）暫停5s后，從緩沖區(qū)讀數(shù)，每次讀一個(gè)，并將讀出的數(shù)字從緩沖區(qū)刪除，然后將 數(shù)字顯示出來；父進(jìn)程等待子進(jìn)程2（消費(fèi)者進(jìn)程）的退出信息，待收集到該信息后，父進(jìn)程就返回。
4．4 流程圖
創(chuàng)建管道創(chuàng)建子進(jìn)程p1NoP1 = 0Yes向緩沖區(qū)遞增寫入0到9創(chuàng)建子進(jìn)程p2把緩沖區(qū)所指內(nèi)容寫入10個(gè)字節(jié)到fd[1]指定的文件No讓子進(jìn)程p1與p2輪流執(zhí)行，并打印運(yùn)行結(jié)果P2 = 0Yes暫停5秒，等待生產(chǎn)者寫數(shù)把fd[0]所指文件傳送10個(gè)字節(jié)到緩沖區(qū)指針?biāo)傅膬?nèi)存中，并打印出來
3．5 主要程序代碼 int main(void)
{
int i = 0;int *nCount;
int fd[2];// 打開文件描述符數(shù)組fd[0]讀fd[1]寫；
char szBuff[11] = {0};int status;
pipe(pfd);// 先創(chuàng)建管道，再創(chuàng)建子進(jìn)程
while((pid1 = fork())==-1);// fork()=-1創(chuàng)建子進(jìn)程失??；
if(pid1 == 0)// Child1，生產(chǎn)者進(jìn)程
{
nCount =(int *)(malloc(sizeof(int)* 10));// 分配40個(gè)字節(jié)的內(nèi)存塊；
for(i = 0;i < 10;++i)
{
nCount[i] = i;
sprintf(szBuff, “%s%d”, szBuff, nCount[i]);// 向szBuff中寫入“0i”；
}
write(fd[1], szBuff, strlen(szBuff));// 把szBuff所指的內(nèi)存到fd[1]的文件；
free(nCount);// 釋放內(nèi)存塊；
close(fd[0]);close(fd[1]);
}
else // pid1 > 0
{
while((pid2 = fork())==-1);
if(pid2 == 0)// Child2，消費(fèi)者進(jìn)程
{
sleep(5);
read(fd[0], szBuff, 10);// 把fd[0]的文件傳送到szBuff指向的內(nèi)存中；
printf(“%sn”, szBuff);
close(fd[0]);close(fd[1]);
}
else // pid1 > 0 && pid2 > 0,父進(jìn)程
{
pid1 = wait(&status);// wait(0);
/*同步*/
i = WEXITSTATUS(status);
printf(“child1 is %d ,exit status =%dn”, pid1, i);
pid2 = wait(&status);
i = WEXITSTATUS(status);
printf(“child2 is %d ,exit status =%dn”, pid2, i);
}
}
close(fd[0]);close(fd[1]);
return 0;
} 4．6 運(yùn)行結(jié)果及分析
生產(chǎn)者進(jìn)程依次想緩沖區(qū)寫入0~9，消費(fèi)者進(jìn)程暫停5秒后從緩沖區(qū)讀數(shù)，讀一個(gè)刪一個(gè)。然后將數(shù)字顯示出來，并打印子進(jìn)程號(hào)。
4．7 心得體會(huì)
通過本次實(shí)驗(yàn)，掌握了如何創(chuàng)建消息隊(duì)列進(jìn)行模擬生產(chǎn)者消費(fèi)者問題。
總結(jié)
通過本次操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，掌握了Linux平臺(tái)下的相關(guān)進(jìn)程通信的知識(shí)。以下是自己通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)整理的Linux系統(tǒng)編程的部分學(xué)習(xí)筆記。
進(jìn)程間通信類型有：管道、信號(hào)、消息隊(duì)列等。
進(jìn)程間通信的目的：數(shù)據(jù)傳輸、共享數(shù)據(jù)、通知事件、資源共享、進(jìn)程控制。管道是將兩個(gè)file結(jié)構(gòu)指向同一臨時(shí)VFS索引節(jié)點(diǎn)，VFS索引節(jié)點(diǎn)指向同一物理頁的一種通信方式；適用于輸入、輸出數(shù)據(jù)量特別大時(shí)的父子進(jìn)程間通信IPC機(jī)制；所有進(jìn)程完成管道操作后，索引節(jié)點(diǎn)被丟棄，共享數(shù)據(jù)頁被釋放。通常先用pipe函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)管道，再通過fork函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程。信號(hào)的發(fā)生由兩類事件引起：硬件原因，如在終端上按DELETE鍵產(chǎn)生中斷信號(hào)SIGINT；軟件原因，如kill、raise、alarm、setitimer等系統(tǒng)函數(shù)，除0的非法運(yùn)算也會(huì)引起信號(hào)發(fā)送。進(jìn)程能對(duì)每個(gè)信號(hào)設(shè)置獨(dú)立的處理方式：能忽略信號(hào)；也能設(shè)置其處理程序（稱捕捉），或?qū)π盘?hào)不做處理，執(zhí)行系統(tǒng)默認(rèn)動(dòng)作； 進(jìn)程能通過信號(hào)集操作函數(shù)設(shè)置對(duì)信號(hào)的阻塞（block）標(biāo)志；信號(hào)被設(shè)置為阻塞后發(fā)生時(shí)，和正常的信號(hào)一樣被傳送（deliver）給進(jìn)程，但只有進(jìn)程解除其的阻塞才會(huì)被處理。即信號(hào)被阻塞后，進(jìn)程不能阻止其的發(fā)生，僅阻止其不能被處理；
從信號(hào)被傳遞給進(jìn)程到其得到處理的時(shí)間間隔稱信號(hào)掛起、未決或被擱置。SIGSTOP和SIGKILL信號(hào)不能被捕捉、忽略、阻塞，保證了系統(tǒng)管理員在任何時(shí)候都能暫停信號(hào)和殺死信號(hào)接收某個(gè)進(jìn)程。信號(hào)分為可靠（信號(hào)值在32~63，支持排隊(duì)）和不可靠信號(hào)（信號(hào)值小于32，不支持排隊(duì)）。信號(hào)的操作方式有：忽略信號(hào)、捕捉信號(hào)和系統(tǒng)默認(rèn)動(dòng)作。
消息是在內(nèi)核地址空間的一個(gè)內(nèi)部鏈表，每個(gè)隊(duì)列都有唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)。創(chuàng)建消息隊(duì)列時(shí)，內(nèi)核創(chuàng)建、存儲(chǔ)及維護(hù)著msqid_ds結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)例。消息隊(duì)列函數(shù)：msgget、msgctl、msgsnd、msgrcv。
第二篇：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
注意事項(xiàng)：
0.請(qǐng)每位同學(xué)必須按時(shí)提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告（包括電子版和紙質(zhì)版），算入期末成績(jī)
1.在三個(gè)題目中選擇一個(gè)
2.如果選擇題目
（一）進(jìn)程調(diào)度算法，要求實(shí)現(xiàn)其中2個(gè)以上（包括2個(gè)）進(jìn)程調(diào)度算法 3.如果選擇題目
（二）銀行家算法，要求能夠判斷系統(tǒng)的安全狀態(tài)
4.如果選擇題目
（三）頁面調(diào)度算法，要求實(shí)現(xiàn)其中2個(gè)以上（包含2個(gè)）進(jìn)程調(diào)度算法 5.報(bào)告應(yīng)包含算法分析、實(shí)驗(yàn)截圖、核心算法源代碼，請(qǐng)各位同學(xué)認(rèn)真對(duì)待，獨(dú)立完成 6.提交要求：電子版（包括實(shí)驗(yàn)程序）請(qǐng)發(fā)至ropeal@163.com，紙質(zhì)版請(qǐng)班長(zhǎng)收齊，由班長(zhǎng)統(tǒng)一在課堂上提交（并提交未交人員名單），截止時(shí)間第16周周三(2014.1.31)7.格式要求：
7.1 A4紙10頁左右
7.2 封面請(qǐng)注明班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)、所選題目
7.3 電子版發(fā)送時(shí)，請(qǐng)打包成一個(gè)文件，將文件名設(shè)置為：學(xué)號(hào)+姓名+題目名稱（如20130000張三進(jìn)程調(diào)度算法課程設(shè)計(jì)），郵件主題同文件名
一、進(jìn)程調(diào)度算法
1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? a、設(shè)計(jì)進(jìn)程控制塊PCB表結(jié)構(gòu)，模擬實(shí)現(xiàn)進(jìn)程調(diào)度算法：FIFO，靜態(tài)優(yōu)先級(jí)調(diào)度，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度，多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度。（實(shí)現(xiàn)其中之二）。* b、建立進(jìn)程就緒隊(duì)列。對(duì)不同算法編制入鏈子程序。c、編寫一進(jìn)程調(diào)度程序模擬程序。模擬程序只對(duì)PCB進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度模擬操作，不需要實(shí)際程序。* 由用戶輸入進(jìn)程名和進(jìn)程長(zhǎng)度，然后按照短進(jìn)程優(yōu)先的進(jìn)程處理順序給出進(jìn)程的排序。
1.2 實(shí)驗(yàn)原理 調(diào)度算法是指：根據(jù)系統(tǒng)的資源分配策略所規(guī)定的資源分配算法。1.2.1 先來先服務(wù)和短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法
1.先來先服務(wù)調(diào)度算法。先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法是一種最簡(jiǎn)單的調(diào)度算法，該算法既可用于作業(yè)調(diào)度，也可用于進(jìn)程調(diào)度。FCFS算法比較有利于長(zhǎng)作業(yè)（進(jìn)程），而不利于短作業(yè)（進(jìn)程）。由此可知，本算法適合于CPU繁忙型作業(yè)，而不利于I/O繁忙型的作業(yè)（進(jìn)程）。
2.短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法。短作業(yè)（進(jìn)程）優(yōu)先調(diào)度算法（SJ/PF）是指對(duì)短作業(yè)或短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度的算法，該算法既可用于作業(yè)調(diào)度，也可用于進(jìn)程調(diào)度。但其對(duì)長(zhǎng)作業(yè)不利；不能保證緊迫性作業(yè)（進(jìn)程）被及時(shí)處理；作業(yè)的長(zhǎng)短只是被估算出來的。1.2.2 高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法
1.優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法的類型。為了照顧緊迫性作業(yè)，使之進(jìn)入系統(tǒng)后便獲得優(yōu)先處理，引入了最高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先（FPF）調(diào)度算法。此算法常被用在批處理系統(tǒng)中，作為作業(yè)調(diào)度算法，也作為多種操作系統(tǒng)中的進(jìn)程調(diào)度，還可以用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中。當(dāng)其用于作業(yè)調(diào)度，將后備隊(duì)列中若干個(gè)優(yōu)先權(quán)最高的作業(yè)裝入內(nèi)存。當(dāng)其用于進(jìn)程調(diào)度時(shí)，把處理機(jī)分配給就緒隊(duì)列中優(yōu)先權(quán)最高的進(jìn)程，此時(shí)，又可以進(jìn)一步把該算法分成以下兩種： 1)非搶占式優(yōu)先權(quán)算法
2)搶占式優(yōu)先權(quán)調(diào)度算法（高性能計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)）
2.優(yōu)先權(quán)類型。對(duì)于最高優(yōu)先權(quán)優(yōu)先調(diào)度算法，其核心在于：它是使用靜態(tài)優(yōu)先權(quán)還是動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)，以及如何確定進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)。3．高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法
為了彌補(bǔ)短作業(yè)優(yōu)先算法的不足，我們引入動(dòng)態(tài)優(yōu)先權(quán)，使作業(yè)的優(yōu)先等級(jí)隨著等待時(shí)間的增加而以速率a提高。該優(yōu)先權(quán)變化規(guī)律可描述為：優(yōu)先權(quán)=（等待時(shí)間+要求服務(wù)時(shí)間）/要求服務(wù)時(shí)間；即 =（響應(yīng)時(shí)間）/要求服務(wù)時(shí)間 1.2.3 基于時(shí)間片的輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法
1.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法。時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法一般用于進(jìn)程調(diào)度，每次調(diào)度，把CPU分配隊(duì)首進(jìn)程，并令其執(zhí)行一個(gè)時(shí)間片。當(dāng)執(zhí)行的時(shí)間片用完時(shí)，由一個(gè)記時(shí)器發(fā)出一個(gè)時(shí)鐘中斷請(qǐng)求，該進(jìn)程被停止，并被送往就緒隊(duì)列末尾；依次循環(huán)。2.多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法 多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法多級(jí)反饋隊(duì)列調(diào)度算法，不必事先知道各種進(jìn)程所需要執(zhí)行的時(shí)間，它是目前被公認(rèn)的一種較好的進(jìn)程調(diào)度算法。其實(shí)施過程如下：
1)設(shè)置多個(gè)就緒隊(duì)列，并為各個(gè)隊(duì)列賦予不同的優(yōu)先級(jí)。在優(yōu)先權(quán)越高的隊(duì)列中，為每個(gè)進(jìn)程所規(guī)定的執(zhí)行時(shí)間片就越小。
2)當(dāng)一個(gè)新進(jìn)程進(jìn)入內(nèi)存后，首先放入第一隊(duì)列的末尾，按FCFS原則排隊(duì)等候調(diào)度。如果他能在一個(gè)時(shí)間片中完成，便可撤離；如果未完成，就轉(zhuǎn)入第二隊(duì)列的末尾，在同樣等待調(diào)度?? 如此下去，當(dāng)一個(gè)長(zhǎng)作業(yè)（進(jìn)程）從第一隊(duì)列依次將到第n隊(duì)列（最后隊(duì)列）后，便按第n隊(duì)列時(shí)間片輪轉(zhuǎn)運(yùn)行。3)僅當(dāng)?shù)谝魂?duì)列空閑時(shí)，調(diào)度程序才調(diào)度第二隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行；僅當(dāng)?shù)?到第（i-1）隊(duì)列空時(shí)，才會(huì)調(diào)度第i隊(duì)列中的進(jìn)程運(yùn)行，并執(zhí)行相應(yīng)的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)。4)如果處理機(jī)正在處理第i隊(duì)列中某進(jìn)程，又有新進(jìn)程進(jìn)入優(yōu)先權(quán)較高的隊(duì)列，則此新隊(duì)列搶占正在運(yùn)行的處理機(jī)，并把正在運(yùn)行的進(jìn)程放在第i隊(duì)列的隊(duì)尾。
1．3 實(shí)驗(yàn)要求
a、使用模塊化設(shè)計(jì)思想來設(shè)計(jì)； b、給出算法的流程圖或偽碼說明。c、學(xué)生可按照自身?xiàng)l件，隨意選擇采用的算法，（例如：采用冒泡法編寫程序，實(shí)現(xiàn)短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度的算法）
d、進(jìn)程調(diào)度程序模擬程序只對(duì)PCB進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)度模擬操作，不需要實(shí)際程序。
1.4 算法簡(jiǎn)析 a、每個(gè)進(jìn)程可有三個(gè)狀態(tài)，并假設(shè)初始狀態(tài)為就緒狀態(tài)。b、為了便于處理，程序中的某進(jìn)程運(yùn)行時(shí)間以時(shí)間片為單位計(jì)算。各進(jìn)程的優(yōu)先數(shù)或輪轉(zhuǎn)時(shí)間數(shù)以及進(jìn)程需運(yùn)行的時(shí)間片數(shù)的初始值均由用戶給定。c、在優(yōu)先數(shù)算法中，優(yōu)先數(shù)可以先取值為（50-該進(jìn)程所需時(shí)間），進(jìn)程每執(zhí)行一次，優(yōu)先數(shù)減3，CPU時(shí)間片數(shù)（CPUtime）加1，* 進(jìn)程還需要的時(shí)間片數(shù)（needtime）減1。在時(shí)間片輪轉(zhuǎn)算法中，采用固定時(shí)間片
（即：每執(zhí)行一次進(jìn)程，該進(jìn)程的執(zhí)行時(shí)間片數(shù)為已執(zhí)行了2個(gè)單位），這時(shí)，CPU時(shí)間片（CPUtime）數(shù)加2，* 進(jìn)程還需要的時(shí)間片數(shù)（needtime）減2，并排列到就緒隊(duì)列的尾上。
d、對(duì)于遇到優(yōu)先數(shù)一致的情況，采用FIFO策略解決。
二、銀行家算法
2.1 概述
2.1.1 設(shè)計(jì)目的1、了解多道程序系統(tǒng)中，多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行的資源分配。
2、掌握死鎖的產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生死鎖的必要條件和處理死鎖的基本方法。
3、掌握預(yù)防死鎖的方法，系統(tǒng)安全狀態(tài)的基本概念。
4、掌握銀行家算法，了解資源在進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行中的資源分配策略。
5、理解死鎖避免在當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不常使用的原因
2.2 關(guān)于死鎖
2.2.1 死鎖概念：
在多道程序系統(tǒng)中，雖可借助于多個(gè)進(jìn)程的并發(fā)執(zhí)行，來改善系統(tǒng)的資源利用率，提高系統(tǒng)的吞吐量，但可能發(fā)生一種危險(xiǎn)━━死鎖。所謂死鎖(Deadlock),是指多個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行中因爭(zhēng)奪資源而造成的一種僵局(Deadly_Embrace),當(dāng)進(jìn)程處于這種僵持狀態(tài)時(shí)，若無外力作用，它們都將無法再向前推進(jìn)。一組進(jìn)程中，每個(gè)進(jìn)程都無限等待被該組進(jìn)程中另一進(jìn)程所占有的資源，因而永遠(yuǎn)無法得到的資源，這種現(xiàn)象稱為進(jìn)程死鎖，這一組進(jìn)程就稱為死鎖進(jìn)程。
2.2.2 關(guān)于死鎖的一些結(jié)論：
參與死鎖的進(jìn)程最少是兩個(gè)（兩個(gè)以上進(jìn)程才會(huì)出現(xiàn)死鎖）
參與死鎖的進(jìn)程至少有兩個(gè)已經(jīng)占有資源
參與死鎖的所有進(jìn)程都在等待資源
參與死鎖的進(jìn)程是當(dāng)前系統(tǒng)中所有進(jìn)程的子集
注：如果死鎖發(fā)生，會(huì)浪費(fèi)大量系統(tǒng)資源，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。
2.2.3 資源分類：
永久性資源： 可以被多個(gè)進(jìn)程多次使用（可再用資源），分為：可搶占資源與不可搶占資源
臨時(shí)性資源：只可使用一次的資源；如信號(hào)量,中斷信號(hào)，同步信號(hào)等（可消耗性資源）
“申請(qǐng)--分配--使用--釋放”模式
2.2.4 產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件：
1、互斥使用（資源獨(dú)占）
一個(gè)資源每次只能給一個(gè)進(jìn)程使用
2、不可強(qiáng)占（不可剝奪）
資源申請(qǐng)者不能強(qiáng)行的從資源占有者手中奪取資源，資源只能由占有者自愿釋放
3、請(qǐng)求和保持（部分分配，占有申請(qǐng)）
一個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)新的資源的同時(shí)保持對(duì)原有資源的占有（只有這樣才是動(dòng)態(tài)申請(qǐng)，動(dòng)態(tài)分配）
4、循環(huán)等待
存在一個(gè)進(jìn)程等待隊(duì)列
{P1 , P2 , ? , Pn}，其中P1等待P2占有的資源，P2等待P3占有的資源，?，Pn等待P1占有的資源，形成一個(gè)進(jìn)程等待環(huán)路
2.2.5 死鎖的解決方案 1 產(chǎn)生死鎖的例子
申請(qǐng)不同類型資源產(chǎn)生死鎖
P1： ?
申請(qǐng)打印機(jī) 申請(qǐng)掃描儀 使用
釋放打印機(jī) 釋放掃描儀 ? P2： ?
申請(qǐng)掃描儀 申請(qǐng)打印機(jī) 使用
釋放打印機(jī) 釋放掃描儀 ?
申請(qǐng)同類資源產(chǎn)生死鎖（如內(nèi)存）
設(shè)有資源R，R有m個(gè)分配單位，由n個(gè)進(jìn)程P1,P2,?,Pn（n > m）共享。假設(shè)每個(gè)進(jìn)程對(duì)R的申請(qǐng)和釋放符合下列原則： * 一次只能申請(qǐng)一個(gè)單位 * 滿足總申請(qǐng)后才能使用 * 使用完后一次性釋放
m=2，n=3 資源分配不當(dāng)導(dǎo)致死鎖產(chǎn)生
2死鎖預(yù)防: 定義:在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定資源分配算法，保證不發(fā)生死鎖。具體的做法是破壞產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件之一
①破壞“不可剝奪”條件
在允許進(jìn)程動(dòng)態(tài)申請(qǐng)資源前提下規(guī)定，一個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)新的資源不能立即得到滿足而變?yōu)榈却隣顟B(tài)之前，必須釋放已占有的全部資源，若需要再重新申請(qǐng) ②破壞“請(qǐng)求和保持”條件
要求每個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行前必須一次性申請(qǐng)它所要求的所有資源，且僅當(dāng)該進(jìn)程所要資源均可滿足時(shí)才給予一次性分配 ③破壞“循環(huán)等待”條件 采用資源有序分配法：
把系統(tǒng)中所有資源編號(hào)，進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)必須嚴(yán)格按資源編號(hào)的遞增次序進(jìn)行，否則操作系統(tǒng)不予分配。
2.2.6 安全狀態(tài)與不安全狀態(tài)
安全狀態(tài)： 如果存在一個(gè)由系統(tǒng)中所有進(jìn)程構(gòu)成的安全序列P1，?Pn，則系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。一個(gè)進(jìn)程序列{P1，?，Pn}是安全的，如果對(duì)于每一個(gè)進(jìn)程Pi(1≤i≤n），它以后尚需要的資源量不超過系統(tǒng)當(dāng)前剩余資源量與所有進(jìn)程Pj(j < i)當(dāng)前占有資源量之和，系統(tǒng)處于安全狀態(tài)(安全狀態(tài)一定是沒有死鎖發(fā)生的)。
不安全狀態(tài):不存在一個(gè)安全序列，不安全狀態(tài)一定導(dǎo)致死鎖。
2.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.可利用資源向量矩陣AVAILABLE。這是一個(gè)含有m個(gè)元素的數(shù)組，其中的每一個(gè)元素代表一類可利用的資源數(shù)目，其初始值是系統(tǒng)中所配置的該類全部可用資源的數(shù)目，其數(shù)值隨該類資源的分配和回收而動(dòng)態(tài)地改變。如果AVAILABLE [j]= K，則表示系統(tǒng)中現(xiàn)有R類資源K個(gè)
2.最大需求矩陣MAX。這是一個(gè)n*m的矩陣，用以表示每一個(gè)進(jìn)程對(duì)m類資源的最大需求。如果MAX [i,j]=K，則表示進(jìn)程i需要R類資源的數(shù)目為K。
3.分配矩陣ALLOCATION。這也是一個(gè)n*m的矩陣，它定義了系統(tǒng)中每一類資源當(dāng)前已分配給每一進(jìn)程的資源數(shù)。如果ALLOCATION [i,j]=K，則表示進(jìn)程i當(dāng)前已分得R類資源的數(shù)目為K。
4.需求矩陣NEED。這也是一個(gè)n*m的矩陣，用以表示每一個(gè)進(jìn)程尚需的各類資源數(shù)。如果NEED [i,j]=K，則表示進(jìn)程i還需要R類資源K個(gè)，才能完成其任務(wù)。上述矩陣存在下述關(guān)系：
NEED [i,j]= MAX[i,j]﹣ ALLOCATION[i,j]
2.4 算法的實(shí)現(xiàn) 2.4.1 初始化 由用戶輸入數(shù)據(jù)，分別對(duì)可利用資源向量矩陣AVAILABLE、最大需求矩陣MAX、分配矩陣ALLOCATION、需求矩陣NEED賦值。2.4.2 銀行家算法
在避免死鎖的方法中，所施加的限制條件較弱，有可能獲得令人滿意的系統(tǒng)性能。在該方法中把系統(tǒng)的狀態(tài)分為安全狀態(tài)和不安全狀態(tài)，只要能使系統(tǒng)始終都處于安全狀態(tài)，便可以避免發(fā)生死鎖。
銀行家算法的基本思想是分配資源之前,判斷系統(tǒng)是否是安全的;若是,才分配。它是最具有代表性的避免死鎖的算法。
設(shè)進(jìn)程cusneed提出請(qǐng)求REQUEST [i]，則銀行家算法按如下規(guī)則進(jìn)行判斷。(1)如果REQUEST [cusneed] [i]<= NEED[cusneed][i]，則轉(zhuǎn)(2)；否則，出錯(cuò)。
(2)如果REQUEST [cusneed] [i]<= AVAILABLE[cusneed][i]，則轉(zhuǎn)(3)；否則，出錯(cuò)。(3)系統(tǒng)試探分配資源，修改相關(guān)數(shù)據(jù)： AVAILABLE[i]-=REQUEST[cusneed][i];ALLOCATION[cusneed][i]+=REQUEST[cusneed][i];NEED[cusneed][i]-=REQUEST[cusneed][i];(4)系統(tǒng)執(zhí)行安全性檢查，如安全，則分配成立；否則試探險(xiǎn)性分配作廢，系統(tǒng)恢復(fù)原狀，進(jìn)程等待。
2.4.3 安全性檢查算法
(1)設(shè)置兩個(gè)工作向量Work=AVAILABLE;FINISH(2)從進(jìn)程集合中找到一個(gè)滿足下述條件的進(jìn)程，F(xiàn)INISH==false;NEED<=Work;如找到，執(zhí)行(3)；否則，執(zhí)行(4)(3)設(shè)進(jìn)程獲得資源，可順利執(zhí)行，直至完成，從而釋放資源。
Work+=ALLOCATION;Finish=true;GOTO 2(4)如所有的進(jìn)程Finish= true，則表示安全；否則系統(tǒng)不安全。
三、頁面調(diào)度算法 3.1 實(shí)驗(yàn)名稱
頁式虛擬存儲(chǔ)管理：頁面調(diào)度算法 3.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
頁式虛擬存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的一個(gè)難點(diǎn)是設(shè)計(jì)頁面調(diào)度（置換）算法，即將新頁面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，如果內(nèi)存中所有的物理頁都已經(jīng)分配出去，就要按某種策略來廢棄某個(gè)頁面，將其所占據(jù)的物理頁釋放出來，供新頁面使用。本實(shí)驗(yàn)的目的是通過編程實(shí)現(xiàn)幾種常見的頁面調(diào)度（置換）算法，加深讀者對(duì)頁面思想的理解。3.3 實(shí)驗(yàn)原理
頁面調(diào)度算法
目前有許多頁面調(diào)度算法，本實(shí)驗(yàn)主要涉及先進(jìn)先出調(diào)度算法、最近最少調(diào)度算法、最近最不常用調(diào)度算法。本實(shí)驗(yàn)使用頁面調(diào)度算法時(shí)作如下假設(shè)，進(jìn)程在創(chuàng)建時(shí)由操作系統(tǒng)為之分配一個(gè)固定數(shù)目物理頁，執(zhí)行過程中物理頁的數(shù)目和位置不會(huì)改變。也即進(jìn)程進(jìn)行頁面調(diào)度時(shí)只能在分到的幾個(gè)物理頁中進(jìn)行。
下面對(duì)各調(diào)度算法的思想作一介紹。
<1> 先進(jìn)先出調(diào)度算法
先進(jìn)先出調(diào)度算法根據(jù)頁面進(jìn)入內(nèi)存的時(shí)間先后選擇淘汰頁面，先進(jìn)入內(nèi)存的頁面先淘汰，后進(jìn)入內(nèi)存的后淘汰。本算法實(shí)現(xiàn)時(shí)需要將頁面按進(jìn)入內(nèi)存的時(shí)間先后組成一個(gè)隊(duì)列，每次調(diào)度隊(duì)首頁面予以淘汰。
<2>最近最少調(diào)度算法
先進(jìn)先出調(diào)度算法沒有考慮頁面的使用情況，大多數(shù)情況下性能不佳。根據(jù)程序執(zhí)行的局部性特點(diǎn)，程序一旦訪問了某些代碼和數(shù)據(jù)，則在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)經(jīng)常訪問他們，因此最近最少用調(diào)度在選擇淘汰頁面時(shí)會(huì)考慮頁面最近的使用，總是選擇在最近一段時(shí)間以來最少使用的頁面予以淘汰。算法實(shí)現(xiàn)時(shí)需要為每個(gè)頁面設(shè)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄頁面自上次訪問以來所經(jīng)歷的時(shí)間。
<3>最近最不常用調(diào)度算法
由于程序設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用循環(huán)結(jié)構(gòu)，根據(jù)程序執(zhí)行的局部性特點(diǎn)，可以設(shè)想在一段時(shí)間內(nèi)經(jīng)常被訪問的代碼和數(shù)據(jù)在將來也會(huì)經(jīng)常被訪問，顯然這樣的頁面不應(yīng)該被淘汰。最近最不常用調(diào)度算法總是根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)頁面的訪問次數(shù)來選擇淘汰頁面，每次淘汰訪問次數(shù)最少的頁面。算法實(shí)現(xiàn)時(shí)需要為每個(gè)頁面設(shè)置計(jì)數(shù)器，記錄訪問次數(shù)。計(jì)數(shù)器由硬件或操作系統(tǒng)自動(dòng)定時(shí)清零。
缺頁調(diào)度次數(shù)和缺頁中斷率、缺頁置換率計(jì)算
缺頁中斷次數(shù)是缺頁時(shí)發(fā)出缺頁中斷的次數(shù)。
缺頁中斷率=缺頁中斷次數(shù)/總的頁面引用次數(shù)*100%
缺頁調(diào)度次數(shù)是調(diào)入新頁時(shí)需要進(jìn)行頁面調(diào)度的次數(shù)
缺頁置換率=缺頁調(diào)度次數(shù)/總的頁面引用次數(shù)*100% 3.4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
（1）設(shè)計(jì)程序?qū)崿F(xiàn)以上三種頁面調(diào)度算法，要求：
①.可以選擇頁面調(diào)度算法類型；
②.可以為進(jìn)程設(shè)置分到物理頁的數(shù)目，設(shè)置進(jìn)程的頁面引用情況，可以從鍵盤輸入頁面序列，也可從文件中讀??；
③.隨時(shí)計(jì)算當(dāng)前的頁面調(diào)度次數(shù)的缺頁中斷率；
④.使用敲鍵盤或響應(yīng)WM-TIMER的形式模仿時(shí)間的流逝；
⑤.以直觀的的形式將程序的執(zhí)行情況顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上；
⑥.存盤及讀盤功能，可以隨時(shí)將數(shù)據(jù)存入磁盤文件，供以后重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)使用。
（2）假定進(jìn)程分配到3個(gè)物理塊，對(duì)于下面的頁面引用序列：（test.txt）
7-0-1-2-0-3-0-4-2-3-0-3-2-1-2-0-1-7-0-1
請(qǐng)分別用先進(jìn)和先出調(diào)度算法，最近最少用調(diào)度算法，最近最不常用調(diào)度算法計(jì)算缺頁中斷次數(shù)，缺頁中斷率和缺頁調(diào)度次數(shù)、缺頁置換率。
再假定進(jìn)程分配到4、5個(gè)物理塊，重復(fù)本實(shí)驗(yàn)。
（3）假定進(jìn)程分配到3個(gè)物理塊，對(duì)于下面的頁面引用序列：（test2.txt）
4-3-2-1-4-3-5-4-3-2-1-5-0-7-3-8-9-0-2-1-4-7-3-9
請(qǐng)分別用先進(jìn)先出調(diào)度算法、最近最少用調(diào)度算法，最近最不常用調(diào)度算法計(jì)算缺頁中斷次數(shù)，缺頁中斷率和缺頁調(diào)度次數(shù)、缺頁置換率。
再假定進(jìn)程分配到4、5個(gè)物理塊，重復(fù)本實(shí)驗(yàn)。
（4）假定進(jìn)程分配到3個(gè)物理塊，使用程序的動(dòng)態(tài)頁面序列生成算法，生成一個(gè)頁面序列，將此序列存入磁盤文件。再從磁盤文件讀入該序列，用程序分別計(jì)算三種算法下的缺頁中斷次數(shù)、缺頁中斷率和缺頁調(diào)度次數(shù)、缺頁置換率。
第三篇：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
（操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)）
連續(xù)動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存
管理模擬實(shí)現(xiàn)
學(xué)生姓名： 韓 慧 學(xué)生學(xué)號(hào)： 031140312 班 級(jí)： 031140--3 0311401、02、03、04班制
二〇一三年十二月 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
目錄
《操作系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì).......................................................1 引言......................................................................3 課程設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容......................................................3 需求分析.........................................................................3 概要設(shè)計(jì)...................................................................3 開發(fā)環(huán)境........................................................................4 系統(tǒng)分析設(shè)計(jì).....................................................................4 有關(guān)了解內(nèi)存管理的相關(guān)理論..................................................4 內(nèi)存管理概念........................................................................4 內(nèi)存管理的必要性..............................................................4 內(nèi)存的物理組織.............................................................4 什么是虛擬內(nèi)存.................................................................5 連續(xù)動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理方式...................................................5 單一連續(xù)分配（單個(gè)分區(qū))...................................................5
固定分區(qū)存儲(chǔ)管理...............................................................5 可變分區(qū)存儲(chǔ)管理（動(dòng)態(tài)分區(qū)）..............................................5 可重定位分區(qū)存儲(chǔ)管理........................................................5 問題描述和分析....................................................................6 程序流程圖........................................................................6 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體分析..................................................................8 主要程序代碼分析...............................................................9 分析并實(shí)現(xiàn)四種內(nèi)存分配算法.................................................11 最先適應(yīng)算.....................................................................11 下次適應(yīng)分配算法..........................................................13 最優(yōu)適應(yīng)算法...............................................................16 最壞適應(yīng)算法...............................................................18 回收內(nèi)存算法................................................................20 調(diào)試與操作說明.................................................................22
初始界面.......................................................................22 模擬內(nèi)存分配...............................................................23
已分配分區(qū)說明表面............................................................24 空閑區(qū)說明表界面.............................................................24 回收內(nèi)存界面.....................................................................25 重新申請(qǐng)內(nèi)存界面..........................................................26.總結(jié)與體會(huì)......................................................................28 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn).........................................................................28
引言
操作系統(tǒng)是最重要的系統(tǒng)軟件，同時(shí)也是最活躍的學(xué)科之一。我們通過操作系統(tǒng)可以理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源如何組織，操作系統(tǒng)如何有效地管理這些系統(tǒng)資源，用戶如何通過操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打交道。
存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，近年來，存儲(chǔ)器容量雖然一直在不斷擴(kuò)大，但仍不能滿足現(xiàn)代軟件發(fā)展的需要，因此，存儲(chǔ)器仍然是一種寶貴而又緊俏的資源。如何對(duì)它加以有效的管理，不僅直接影響到存儲(chǔ)器的利用率，而且還對(duì)系統(tǒng)性能有重大影響。而動(dòng)態(tài)分區(qū)分配屬于連續(xù)分配的一種方式，它至今仍在內(nèi)存分配方式中占有一席之地。
課程設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容：
理解內(nèi)存管理的相關(guān)理論，掌握連續(xù)動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理的理論；通過對(duì)實(shí)際問題的編程實(shí)現(xiàn)，獲得實(shí)際應(yīng)用和編程能力。
編寫程序?qū)崿F(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理方式，該程序管理一塊虛擬內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配和回收功能。分析并實(shí)現(xiàn)四種內(nèi)存分配算法，即最先適應(yīng)算法，下次最先適應(yīng)算法，最優(yōu)適應(yīng)算法，最壞適應(yīng)算法。內(nèi)存分配算法和回收算法的實(shí)現(xiàn)。
需求分析
動(dòng)態(tài)分區(qū)分配是根據(jù)進(jìn)程的實(shí)際需要，動(dòng)態(tài)地為之分配內(nèi)存空間。在實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)分區(qū)分配時(shí)，將涉及到分區(qū)分配中所用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、分區(qū)分配算法和分區(qū)的分配和回收操作這樣三個(gè)問題。常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有動(dòng)態(tài)分區(qū)表和動(dòng)態(tài)分區(qū)鏈。在對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有一定掌握程度的情況下設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述存儲(chǔ)空間，實(shí)現(xiàn)分區(qū)存儲(chǔ)管理的內(nèi)存分配功能，應(yīng)該選擇最合適的適應(yīng)算法（首次適應(yīng)算法，最佳適應(yīng)算法，最后適應(yīng)算法，最壞適應(yīng)算法），在動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理方式中主要實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配和內(nèi)存回收算法，在這些存儲(chǔ)管理中間必然會(huì)有碎片的產(chǎn)生，當(dāng)碎片產(chǎn)生時(shí)，進(jìn)行碎片的拼接等相關(guān)的內(nèi)容
概要設(shè)計(jì)
本程序采用機(jī)構(gòu)化模塊化的設(shè)計(jì)方法，共分為四大模塊。⑴最先適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)
從空閑分區(qū)表的第一個(gè)表目起查找該表，把最先能夠滿足要求的空閑區(qū)分配給作業(yè)，這種方法目的在于減少查找時(shí)間。為適應(yīng)這種算法，空閑分區(qū)表（空閑區(qū)鏈）中的空閑分區(qū)要按地址由低到高進(jìn)行排序。該算法優(yōu)先使用低址部分空閑區(qū)，在低址空間造成許多小的空閑區(qū)，在高地址空間保留大的空閑區(qū)。⑵下次適應(yīng)分配算法實(shí)現(xiàn) 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
該算法是最先適應(yīng)算法的變種。在分配內(nèi)存空間時(shí)，不再每次從表頭（鏈?zhǔn)祝╅_始查找，而是從上次找到空閑區(qū)的下一個(gè)空閑開始查找，直到找到第一個(gè)能滿足要求的的空閑區(qū)為止，并從中劃出一塊與請(qǐng)求大小相等的內(nèi)存空間分配給作業(yè)。該算法能使內(nèi)存中的空閑區(qū)分布得較均勻。⑶最優(yōu)適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)
它從全部空閑區(qū)中找出能滿足作業(yè)要求的、且大小最小的空閑分區(qū)，這種方法能使碎片盡量小。為適應(yīng)此算法，空閑分區(qū)表（空閑區(qū)鏈）中的空閑分區(qū)要按從小到大進(jìn)行排序，自表頭開始查找到第一個(gè)滿足要求的自由分區(qū)分配。⑷最壞算法實(shí)現(xiàn)
最壞適應(yīng)分配算法要掃描整個(gè)空閑分區(qū)或鏈表，總是挑選一個(gè)最大的空閑分區(qū)分割給作業(yè)使用。該算法要求將所有的空閑分區(qū)按其容量從大到小的順序形成一空閑分區(qū)鏈，查找時(shí)只要看第一個(gè)分區(qū)能否滿足作業(yè)要求。
開發(fā)環(huán)境：
win7 下 VC++6.0 系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)：
相關(guān)算法原理，算法流程圖，涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容都相應(yīng)包含在各章節(jié)中
有關(guān)了解內(nèi)存管理的相關(guān)理論
內(nèi)存管理概念：
內(nèi)存管理，是指軟件運(yùn)行時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存資源的分配和使用的技術(shù)。其最主要的目的是如何高效，快速的分配，并且在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候釋放和回收內(nèi)存資源。內(nèi)存不是預(yù)先劃分好的，而是在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中建立分區(qū).當(dāng)作業(yè)裝入主存時(shí)，根據(jù)作業(yè)所需要的主存容量查看是否有足夠的主存空間，若有則按需要分割一個(gè)分區(qū)給該作業(yè)；否則令該作業(yè)等待.分區(qū)長(zhǎng)度不固定分區(qū)個(gè)數(shù)不固定。這種存儲(chǔ)管理的方法克服了固定分區(qū)嚴(yán)重浪費(fèi)主存的問題，提高了主存資源的利用率。
內(nèi)存管理的必要性：
內(nèi)存管理對(duì)于編寫出高效率的 Windows 程序是非常重要的，這是因?yàn)閃indows 是多任務(wù)系統(tǒng)，它的內(nèi)存管理和單任務(wù)的 DOS 相比有很大的差異。DOS是單任務(wù)操作系統(tǒng)，應(yīng)用程序分配到內(nèi)存后，如果它不主動(dòng)釋放，系統(tǒng)是不會(huì)對(duì)它作任何改變的；但 Windows 卻不然，它在同一時(shí)刻可能有多個(gè)應(yīng)用程序共享內(nèi)存，有時(shí)為了使某個(gè)任務(wù)更好地執(zhí)行，Windows 系統(tǒng)可能會(huì)對(duì)其它任務(wù)分配的內(nèi)存進(jìn)行移動(dòng)，甚至刪除。因此，我們?cè)?Windows 應(yīng)用程序中使用內(nèi)存時(shí)，要遵循Windows 內(nèi)存管理的一些約定，以盡量提高 Windows 內(nèi)存的利用率。湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
1.3 內(nèi)存的物理組織：
物理地址：
把內(nèi)存分成若干個(gè)大小相等的存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元占 8 位，稱作字節(jié)（byte）。每個(gè)單元給一個(gè)編號(hào)，這個(gè)編號(hào)稱為物理地址（內(nèi)存地址、絕對(duì)地址、實(shí)地址）。
二、物理地址空間： 物理地址的集合稱為物理地址空間（主存地址空間），它是一個(gè)一維空間。
什么是虛擬內(nèi)存：
虛擬內(nèi)存是內(nèi)存管理技術(shù)的一個(gè)極其實(shí)用的創(chuàng)新。它是一段程序（由操作系統(tǒng)調(diào)度），持續(xù)監(jiān)控著所有物理內(nèi)存中的代碼段、數(shù)據(jù)段，并保證他們?cè)谶\(yùn)行中的效率以及可靠性，對(duì)于每個(gè)用戶層（user-level）的進(jìn)程分配一段虛擬內(nèi)存空間。當(dāng)進(jìn)程建立時(shí)，不需要在物理內(nèi)存件之間搬移數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于磁盤內(nèi)的虛擬內(nèi)存空間，也不需要為該進(jìn)程去配置主內(nèi)存空間，只有當(dāng)該進(jìn)程被被調(diào)用的時(shí)候才會(huì)被加載到主內(nèi)存。
連續(xù)動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理方式的實(shí)現(xiàn)
在早期的操作系統(tǒng)中，主存分配廣泛采用連續(xù)分配方式。連續(xù)分配方式，是指為一個(gè)用戶程序分配一個(gè)連續(xù)的內(nèi)存空間，該連續(xù)內(nèi)存空間指的的是物理內(nèi)存。下面介紹連續(xù)分配的四種方式。
單一連續(xù)分配（單個(gè)分區(qū)）
最簡(jiǎn)單的存儲(chǔ)管理方式，用于多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)之前。內(nèi)存分為系統(tǒng)區(qū)和用戶區(qū)，系統(tǒng)區(qū)由操作系統(tǒng)使用。用戶區(qū)作為一個(gè)連續(xù)的分區(qū)分配給一個(gè)作業(yè)。分區(qū)存儲(chǔ)管理是滿足多道程序設(shè)計(jì)的最簡(jiǎn)單的一種存儲(chǔ)管理方法，它允許多 4個(gè)用戶程序同時(shí)存在系統(tǒng)內(nèi)存中，即共享內(nèi)存空間。按分區(qū)劃分方式可分為固定分區(qū)和可變分區(qū)。
固定分區(qū)存儲(chǔ)管理
把內(nèi)存的用戶區(qū)預(yù)先劃分成多個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)大小可以相同，也可以不同。（分區(qū)的劃分由計(jì)算機(jī)的操作員或者由操作系統(tǒng)給出，并給出主存分配表）分區(qū)個(gè)數(shù)固定，分區(qū)的大小固定。一個(gè)分區(qū)中可裝入一個(gè)作業(yè)，作業(yè)執(zhí)行過程中不會(huì)改變存放區(qū)域。早期的 IBM 的 OS/MFT（具有固定任務(wù)數(shù)的多道程序系統(tǒng)）采用了這種固定分區(qū)的方法。
可變分區(qū)存儲(chǔ)管理（動(dòng)態(tài)分區(qū)）
內(nèi)存不是預(yù)先劃分好的，而是在系統(tǒng)運(yùn)行的過程中建立分區(qū).當(dāng)作業(yè)裝入主存時(shí)，根據(jù)作業(yè)所需要的主存容量查看是否有足夠的主存空間，若有則按需要分割一個(gè)分區(qū)給該作業(yè)；否則令該作業(yè)等待。分區(qū)長(zhǎng)度不固定分區(qū)個(gè)數(shù)不固定。這種存儲(chǔ)管理的方法克服了固定分區(qū)嚴(yán)重浪費(fèi)主存的問題，提高了主存資源的利用率。ＩＢＭ操作系統(tǒng)ＯＳ／ＭＶＴ采用可變分區(qū)存儲(chǔ)管理。湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
可重定位分區(qū)存儲(chǔ)管理
解決碎片問題的一種簡(jiǎn)單方法是采用可重定位分區(qū)分配.。其中心思想是，把不同程序，且在內(nèi)存中地址不連續(xù)的想法讓他們連續(xù)。
例：內(nèi)存中現(xiàn)有 3 個(gè)空閑區(qū)，現(xiàn)有一作業(yè)到達(dá)，要求獲得 30k 內(nèi)存空間，沒有分區(qū)滿足容量要求，若想把作業(yè)裝入，可將內(nèi)存中所有作業(yè)進(jìn)行移動(dòng)，這樣把原來分散的空閑區(qū)匯集成一個(gè)大的空閑區(qū)。將內(nèi)存中的作業(yè)進(jìn)行移動(dòng)使它們連接在一起把原來分散的多個(gè)小分區(qū)拼接成一個(gè)大的空閑區(qū).這個(gè)過程稱為”緊湊”或”移動(dòng)”。需解決的問題:每次”緊湊”后程序或數(shù)據(jù)裝入的物理地址變化采用動(dòng)態(tài)重定位。
問題描述和分析
系統(tǒng)應(yīng)利用某種分配算法，從空閑分區(qū)鏈表中找到所需大小的分區(qū)，如果空閑分區(qū)大小大于請(qǐng)求分區(qū)大小，則從該分區(qū)中按改請(qǐng)求的大小劃分出一塊內(nèi)存空間大小劃分出一塊內(nèi)存空間分配出去，余下的部分仍留在空閑鏈表中。然后，將分配區(qū)的首址返回給調(diào)用者。
當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行完畢師范內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)回收區(qū)的首址，從空閑區(qū)中找到相應(yīng)的插入點(diǎn)，此時(shí)可能出現(xiàn)以下四種情況之一：
⑴該空閑區(qū)的上下兩相鄰分區(qū)都是空閑區(qū)：將三個(gè)空閑區(qū)合并為一個(gè)空閑區(qū)。新空閑區(qū)的起始地址為上空閑區(qū)的起始地址，大小為三個(gè)空閑區(qū)之和?？臻e區(qū)合并后，取消可用表或自由鏈中下空閑區(qū)的表目項(xiàng)或鏈指針，修改上空閑區(qū)的對(duì)應(yīng)項(xiàng)。
⑵該空閑區(qū)的上相鄰區(qū)是空閑區(qū)：將釋放區(qū)與上空閑區(qū)合并為一個(gè)空閑區(qū)，其起始地址為上空閑區(qū)的起始地址，大小為上空閑區(qū)與釋放區(qū)之和。合并后，修改上空閑區(qū)對(duì)應(yīng)的可用表的表目項(xiàng)或自由鏈指針。
⑶該空閑區(qū)的下相鄰區(qū)是空閑區(qū)：將釋放區(qū)與下空閑區(qū)合并，并將釋放區(qū)的起始地址作為合并區(qū)的起始地址。合并區(qū)的長(zhǎng)度為釋放區(qū)與下空閑區(qū)之和。同理，合并后修改可用表或自由鏈中相應(yīng)的表目項(xiàng)或鏈指針。
⑷兩相鄰區(qū)都不是空閑區(qū)：釋放區(qū)作為一個(gè)新空閑可用區(qū)插入可用表或自由鏈。
程序流程圖
內(nèi)存分配流程圖，如圖
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從頭開始查表檢索完否？NY返回分區(qū)大小>所需大小N繼續(xù)檢索下一個(gè)表項(xiàng)Y分區(qū)大小-所需大小<=不可再分割大小N從該分區(qū)中劃出所需大小的新分區(qū)Y將該分區(qū)從鏈中移出將該分區(qū)分配給請(qǐng)求者修改有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)返回
內(nèi)存回收流程圖，如圖
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開始判斷空閑區(qū)上下內(nèi)存情況上為空下為空上下都為空上下都不為空將上面的空閑區(qū)合并，并回收將下面的空閑區(qū)合并，并回收將上下的空閑區(qū)合并，并回收直接將其回收結(jié)束 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體分析
⑴進(jìn)程屬性結(jié)構(gòu)體 typedef struct readyque { char name[10];int size;}readyque,*readyqueue;⑵空閑鏈表結(jié)構(gòu)體 typedef struct idlyspace { int from;int size;idlyspace * next;}idlyspace,*idly;⑶已分配鏈表結(jié)構(gòu)體 typedef struct busyspace { int from;readyque r;湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
busyspace * next;}busyspace,*busy
主要程序代碼分析
⑴主函數(shù)//代碼請(qǐng)?zhí)砑舆m當(dāng)?shù)淖⑨尅nt main(){ Is=(idly)malloc(sizeof(idlyspace));Is->from=0;Is->size=256;Is->next=NULL;Is2=Is;Bs=(busy)malloc(sizeof(busyspace));Bs->next=NULL;int t,t1;printf(“n.......................歡迎來到動(dòng)態(tài)分區(qū)存儲(chǔ)管理系統(tǒng)..................nn”);printf(“...........................請(qǐng)選擇要執(zhí)行的算法:...........................n”);printf(“.........................1.最先適應(yīng)算法
...............................n”);printf(“.........................2.下次適應(yīng)算法............................n”);printf(“..........................3.最優(yōu)適應(yīng)算法
...............................n”);printf(“.........................4.最壞適應(yīng)算法................................n”);printf(“........................................................................n”);printf(“請(qǐng)輸入您的選擇:”);scanf(“%d”,&t);int i;while(i!=5){
printf(“........................................................................n”);
printf(“.........................操作菜單如下：（請(qǐng)選擇）.......................n”);
printf(“..........................1.輸入進(jìn)程分配空間...........................n”);
printf(“.........................2.進(jìn)程撤銷回收空間...........................n”);
printf(“.........................3.輸出所有空閑分區(qū)
..........................n”);
printf(“..........................4.輸出所有已分配分區(qū)..........................n”);
printf(“..........................5.退
出..........................n”);
printf(“........................................................................n”);
scanf(“%d”,&i);
switch(i)
{
case 1:
switch(t)
{
case 1:
t1=FF();湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
break;
case 2:
t1=NF();
break;
case 3:
t1=BF();
break;
case 4:
t1=WF();
break;
default:
printf(“選擇算法錯(cuò)誤n”);
return 1;
}
if(t1)
printf(“分配空間成功n”);
else
printf(“分配空間失敗n”);
break;
case 2:
t1=recover();
if(t1)
printf(“回收成功n”);
else
printf(“回收失敗n”);
break;
case 3:
Isprint();
break;
case 4:
Bsprint();
break;
} } return 0;}
第三章 ：分析并實(shí)現(xiàn)四種內(nèi)存分配算法
最先適應(yīng)算法
空閑區(qū)按地址從小到大的次序排列。
分配：當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)大小為 SIZE 的內(nèi)存時(shí)，系統(tǒng)順序查找空閑區(qū)表（鏈），直到找到容量滿足要求（≥SIZE）的空閑區(qū)為止。從該空閑區(qū)中劃出大小為 SIZE的分區(qū)分配給進(jìn)程，余下的部分仍作為一個(gè)空閑區(qū)，但要修改其首址和大小。湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
優(yōu)點(diǎn)：這種算法是盡可能地利用低地址部分的空閑區(qū)，而盡量地保證高地址 6部分的大空閑區(qū)，有利于大作業(yè)的裝入。
缺點(diǎn):主存低地址和高地址分區(qū)利用不均衡。在低地址部分集中了許多非常小的空閑區(qū)碎片降低了主存的利用率。最先適應(yīng)算法 int FF(){ int t=0;readyque D;printf““請(qǐng)輸入進(jìn)程名:””);scanf““%””,D.name);
printf““輸入進(jìn)程申請(qǐng)空間大小:””);scanf““%””,&D.size);
idly l=Is;int mt=256;busy b=Bs;idly min=NULL;while(l)
//尋找空閑表中大小滿足申請(qǐng)進(jìn)程所需大小并且起址最小的空閑結(jié)點(diǎn)
{
if(D.size<=l->size)
{
if(l->from { mt=l->from;min=l;t=1; } } l=l->next;} if(mt!=256) { busy j; j=(busy)malloc(sizeof(busyspace)); //如果找到則為進(jìn)程分配空間 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) j->from=min->from; for(int i=0;i<10;i++) { j->r.name[i]=D.name[i]; } j->r.size=D.size; while(b->next) { if(b->next->from b=b->next;else break; } j->next=b->next; b->next=j; min->from=min->from+D.size; min->size=min->size-D.size;} return t;} 下次適應(yīng)分配算法 最先適應(yīng)算法的變種。 總是從空閑區(qū)上次掃描結(jié)束處順序查找空閑區(qū)表（鏈），直到找到第一個(gè)滿足容量要求的空閑區(qū)為止，分割一部分給作業(yè)，剩余部分仍作為空閑區(qū)。下次適應(yīng)分配算法 int NF(){ int t=0;readyque D;printf““請(qǐng)輸入進(jìn)程名:””);scanf““%””,D.name); 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) printf““輸入進(jìn)程申請(qǐng)空間大小:””);scanf““%””,&D.size); int mt=256;idly l=Is2;idly min=NULL;busy b=Bs;while(l)//尋找空閑表中大小滿足申請(qǐng)進(jìn)程所需大小并且起址最小的空閑結(jié)點(diǎn) { if(D.size<=l->size) { if(l->from { mt=l->from;min=l;t=1; } } l=l->next;} if(mt!=256) { busy j; j=(busy)malloc(sizeof(busyspace)); j->from=min->from; for(int i=0;i<10;i++) { j->r.name[i]=D.name[i]; } j->r.size=D.size; while(b->next) { if(b->next->from b=b->next;else break; //如果找到則為進(jìn)程分配空間 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) } //將申請(qǐng)空間進(jìn)程插入到已分配鏈表中 j->next=b->next; b->next=j; //修改相應(yīng)空閑節(jié)點(diǎn)的起址和大小 min->from=min->from+D.size; min->size=min->size-D.size; Is2=min->next; 結(jié)點(diǎn) t=1; return t;} l=Is;//l指向空閑表的頭 while(l!=Is2) { if(D.size<=l->size) { if(l->from { mt=l->from;min=l;t=1; } } l=l->next;} if(mt!=256){ busy j; j=(busy)malloc(sizeof(busyspace)); j->from=min->from; for(int i=0;i<10;i++) { //ls2指向修改結(jié)點(diǎn)的下一個(gè) //循環(huán)查找 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) j->r.name[i]=D.name[i]; } j->r.size=D.size; while(b->next) { if(b->next->from b=b->next;else break; } j->next=b->next; b->next=j; min->from=min->from+D.size; min->size=min->size-D.size; Is2=min->next; t=1; return t;} return t;} 最優(yōu)適應(yīng)算法 空閑區(qū)按容量遞增的次序排列。 分配：當(dāng)進(jìn)程申請(qǐng)存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)順序查找空閑區(qū)表（鏈），直到找到第一個(gè)滿足容量要求的空閑區(qū)為止。采用最優(yōu)適應(yīng)算法選中的空閑區(qū)是滿足容量要求的最小空閑區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：選中的空閑區(qū)是滿足容量要求的最小空閑區(qū)，而不致于毀掉較大的空閑區(qū)。 缺點(diǎn)：空閑區(qū)的大小一般與申請(qǐng)分區(qū)大小不相等，因此將其一分為二，留下來的空閑區(qū)一般情況下是很小的，以致無法使用。隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)中的小空閑區(qū)會(huì)越來越多，從而造成存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)。最優(yōu)適應(yīng)算法 int BF(){ int t=0;湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) readyque D;printf““請(qǐng)輸入進(jìn)程名:””);scanf““%””,D.name); printf““輸入進(jìn)程申請(qǐng)空間大小:””);scanf““%””,&D.size); idly l=Is;idly min=NULL;int mt=256;busy b=Bs;while(l)//在空閑鏈中尋找第一個(gè)大于所輸入的進(jìn)程大小的空閑塊 { if(D.size<=l->size) { if(l->size { mt=l->size;min=l;t=1; } } l=l->next;} if(mt!=256) { busy j; j=(busy)malloc(sizeof(busyspace));空間 j->from=min->from; //申請(qǐng)分配用于存放進(jìn)程的內(nèi)存 //找到第一個(gè)滿足要求的空閑塊 //將第一個(gè)滿足要求的空閑塊（min）的首地址賦給j for(int i=0;i<10;i++) { j->r.name[i]=D.name[i];16 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) } j->r.size=D.size; while(b->next) //按從小到大的順序查找新進(jìn)程在已分配區(qū)中的位置 { if(b->next->from b=b->next;else break; } j->next=b->next; b->next=j; min->from=min->from+D.size; min->size=min->size-D.size; } return t;} 最壞適應(yīng)算法 為了克服最佳適應(yīng)算法把空閑區(qū)切割得太小的缺點(diǎn)，人們提出了一種最壞適應(yīng)算法，即每次分配時(shí)，總是將最大的空閑區(qū)切去一部分分配給請(qǐng)求者，剩余的部分仍是一個(gè)較大的空閑區(qū)。避免了空閑區(qū)越分越小的問題。要求空閑區(qū)按容量遞減的順序排列。 分配：進(jìn)程申請(qǐng)存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，檢查空閑區(qū)表（鏈）的第一個(gè)空閑區(qū)的大小是否滿足要求，若不滿足則令進(jìn)程等待；若滿足則從該空閑區(qū)中分配一部分存儲(chǔ)區(qū)給用戶，剩下的部分仍作為空閑區(qū)。最壞適應(yīng)算法 int WF(){ int t=0;readyque D;printf““請(qǐng)輸入進(jìn)程名:””);scanf““%””,D.name); printf““輸入進(jìn)程申請(qǐng)空間大小:””); //將所輸入的進(jìn)程插入進(jìn)程鏈 //改變?cè)摽臻e塊的起始地址 //改變?cè)摽臻e塊的剩余大小 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) scanf““%””,&D.size); //輸入進(jìn)程申請(qǐng)的空間大小 idly l=Is;//l指向空閑鏈表ls頭 idly min=NULL;int mt=0;busy b=Bs; //b指向已分配鏈表Bs頭 //找到空閑分區(qū)中大小滿足進(jìn)程的請(qǐng)求且尺寸最大的結(jié)點(diǎn) while(l){ if(D.size<=l->size)//判斷進(jìn)程所申請(qǐng)的大小是否小于空閑區(qū)的各結(jié)點(diǎn)大小 { if(l->size>mt) { mt=l->size;min=l;//min指向空閑區(qū)中尺寸最大的結(jié)點(diǎn) t=1; } } l=l->next;} if(mt!=0)點(diǎn) { busy j; j=(busy)malloc(sizeof(busyspace)); j->from=min->from; for(int i=0;i<10;i++) { j->r.name[i]=D.name[i]; } j->r.size=D.size; //判斷是否找到了空閑區(qū)的滿足結(jié) //l指向空閑鏈表下一個(gè)結(jié)點(diǎn) 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) while(b->next)置 //尋找插入到已分配鏈表中的位 { if(b->next->from b=b->next;else break; } //把此進(jìn)程結(jié)點(diǎn)j插入到已分配鏈表中 j->next=b->next; b->next=j; //修改空閑鏈表的相應(yīng)結(jié)點(diǎn)的參數(shù) min->from=min->from+D.size; min->size=min->size-D.size;} return t;} 可變分區(qū)的回收 當(dāng)某個(gè)進(jìn)程釋放某存儲(chǔ)區(qū)時(shí)，系統(tǒng)首先檢查釋放區(qū)是否與系統(tǒng)中的空閑區(qū)相鄰若相鄰則把釋放區(qū)合并到相鄰的空閑區(qū)去，否則把釋放區(qū)作為一個(gè)空閑區(qū)插入到空閑表的適當(dāng)位置。 釋放區(qū)與空閑區(qū)相鄰的四種情況。 （1）釋放區(qū)與前空閑區(qū)相鄰：把釋放區(qū)與前空閑區(qū)合并到一個(gè)空閑區(qū)。其首址仍為前空閑區(qū)首址，大小為釋放區(qū)大小與空閑區(qū)大小之和。 （2）釋放區(qū)與后空閑區(qū)相鄰：則把釋放區(qū)合并到后空閑區(qū)，其首地址為釋放區(qū)首地址，大小為二者之和。 （3）釋放區(qū)與前后兩空閑區(qū)相鄰：這三個(gè)區(qū)合為一個(gè)空閑區(qū)，首地址為前空閑區(qū)首址，大小為這三個(gè)空閑區(qū)之和，并取消后空閑區(qū)表目。 （4）釋放區(qū)不與任何空閑區(qū)相鄰：將釋放區(qū)作為一個(gè)空閑區(qū)，將其大小和首址插入到空閑區(qū)表的適當(dāng)位置。 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 回收內(nèi)存算法 int recover(){ readyque D;printf““請(qǐng)輸入想要回收的進(jìn)程名””); scanf““%””,D.name); busy b=Bs;idly l=Is;while(b->next)鏈表中 { bool yo=1; for(int i=0;i<10;i++) { if(b->next->r.name[i]==D.name[i])yo=yo*1; else yo=0; } //如果在已分配鏈表中則釋放該結(jié)點(diǎn)所占空間 if(yo) { int t=b->next->from; int ts=b->next->r.size; //查找輸入的進(jìn)程名是否在已分配湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) while(l) { if(l->from>t+ts)不鄰接 { idly tl;tl=(idly)malloc(sizeof(idlyspace));tl->from=t;tl->size=ts;tl->next=l;Is=tl;break;} if(l->from==t+ts) l->from=t; l->size=l->size+ts; busy tb=b->next; b->next=b->next->next; free(tb); return 1;} if(l->from+l->size idly tl; tl=(idly)malloc(sizeof(idlyspace)); tl->from=t; tl->size=ts; tl->next=l->next; l->next=tl; break;} else if(l->from+l->size==t) //所回收進(jìn)程與空閑結(jié)點(diǎn)上鄰接 { //所回收進(jìn)程與空閑結(jié)點(diǎn)上下都不鄰接 //所回收進(jìn)程與空閑結(jié)點(diǎn)下鄰接 { //所回收進(jìn)程與空閑結(jié)點(diǎn)上下都 21 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) l->size=l->size+ts; if(l->from+l->size==l->next->from)接 { l->size=l->size+l->next->size; idly tm=l->next; l->next=l->next->next; freI); } br l=l->next; } //從已分配鏈表中釋放所回收進(jìn)程 busy tb=b->next; b->next=b->next->next; free(tb); return 1; } b=b->next;} printf(“沒找到這”進(jìn)程n”);return 0;} //所回收進(jìn)程與空閑結(jié)點(diǎn)上下都鄰調(diào)試與操作說明 初始界面 程序初始界面，有四個(gè)塊選擇，選擇要執(zhí)行的算法，調(diào)試以最壞算法為例，如圖 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 選擇最壞適應(yīng)算法，如圖 模擬內(nèi)存分配 給進(jìn)程a分配內(nèi)存20，如圖 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 已分配分區(qū)說明表界面 同理，給進(jìn)程b分配內(nèi)存30，給進(jìn)程c分配內(nèi)存40，給進(jìn)程d分配50，給進(jìn)程e分配60，如圖 空閑分區(qū)說明表界面 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 查看空閑分區(qū)，如圖 回收內(nèi)存界面 回收進(jìn)程b和d所占內(nèi)存，如圖 已分配分區(qū)說明表和空閑分區(qū)說明表 如圖 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 重新申請(qǐng)內(nèi)存界面 再為新進(jìn)程i分配內(nèi)存30，如圖 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 根據(jù)最壞適應(yīng)算法結(jié)合圖所示可知，該算法將會(huì)從空閑分區(qū)表中選擇一塊最大的內(nèi)存空間分配給進(jìn)程i，從圖也可看出該模擬算法實(shí)現(xiàn)了最壞適應(yīng)算法 湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 總結(jié)與體會(huì) 本次做的課題是動(dòng)態(tài)分區(qū)分配算法實(shí)現(xiàn)，此次課程設(shè)計(jì)成功實(shí)現(xiàn)了內(nèi)存分配和內(nèi)存回收，內(nèi)存分配中包含了四種算法，分別是首次適應(yīng)算法，循環(huán)首次適應(yīng)算法，最佳適應(yīng)算法和最壞適應(yīng)算法。經(jīng)編碼調(diào)試，表明該程序模塊是有效可行的。 通過這門課程的學(xué)習(xí)讓我充分了解了內(nèi)存管理的機(jī)制實(shí)現(xiàn)，從而更深一步的的對(duì)計(jì)算機(jī) 有了很多了解，這對(duì)于以后我們的研究和學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起到了很重要的作用。 對(duì)于本次論文制作，自己的編程能力有所提高，對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)存分配，存儲(chǔ)空間的回收都有全新的認(rèn)識(shí)。 在這次操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)中，我使用了c++編寫系統(tǒng)軟件，對(duì)os中可變分區(qū)存儲(chǔ)管理有了深刻的理解，但是過程中遇到了很多困難，一邊做一邊學(xué)，對(duì)c++有了比較多的理解。 實(shí)驗(yàn)中遇到很多問題，浪費(fèi)了很多時(shí)間，總而言之是自己學(xué)習(xí)還不夠好，不扎實(shí)，希望在以后學(xué)習(xí)中加以改善，學(xué)到更多知識(shí)。 參考文獻(xiàn) 【1】 湯子瀛，哲鳳屏，湯小丹.計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng).西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.。湖北民族學(xué)院信息工程學(xué)院11級(jí)計(jì)算機(jī)專業(yè)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 【2】 任愛華.操作系統(tǒng)實(shí)用教程.北京：清華大學(xué)出版社，2001。 長(zhǎng)春理工大學(xué) 軟件學(xué)院 0813111班 27號(hào) 姓名：丁為勝 一． 概述 1、課程設(shè)計(jì)目的及任務(wù)課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)及要求 每個(gè)學(xué)生一臺(tái)微機(jī)，需要安裝windows98或windows2000操作系統(tǒng)，配備VC、VB、java或C編程語言，每個(gè)學(xué)生上機(jī)時(shí)間不少于24個(gè)小時(shí)。 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心專業(yè)課，“操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是理解和鞏固操作系統(tǒng)基本理論、原理和方法的重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。 操作系統(tǒng)課程主要講述的內(nèi)容是多道操作系統(tǒng)的原理與技術(shù)，與其它計(jì)算機(jī)原理、編譯原理、匯編語言、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)等專業(yè)課程關(guān)系十分密切。本課程設(shè)計(jì)的目的綜合應(yīng)用學(xué)生所學(xué)知識(shí)，建立系統(tǒng)和完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概念，理解和鞏固操作系統(tǒng)基本理論、原理和方法，掌握操作系統(tǒng)基本理論與管理方式。在算法基礎(chǔ)上，解決實(shí)際的管理功能的問題，提高學(xué)生實(shí)際應(yīng)用、編程的能力。 主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)和相關(guān)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，其中涉及進(jìn)程創(chuàng)建，同步，進(jìn)程間的通信，存儲(chǔ)管理，文件系統(tǒng)等操作系統(tǒng)概念。 2.課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)及要求 每個(gè)學(xué)生一臺(tái)微機(jī)，需要安裝windows98或windows2000操作系統(tǒng)，配備VC、VB、java或C編程語言，每個(gè)學(xué)生上機(jī)時(shí)間不少于24個(gè)小時(shí)。 3.課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 設(shè)計(jì)二： 設(shè)計(jì)任務(wù)： 掌握進(jìn)程的管道通訊機(jī)制和信號(hào)量同步互斥機(jī)制。1． 進(jìn)程的管道通訊 編制一個(gè)程序，程序中創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程。然后父子進(jìn)程各自獨(dú)立運(yùn)行，父進(jìn)程不斷地在標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備上讀入小寫字母，寫入管道。子進(jìn)程不斷地從管道中讀取字符，轉(zhuǎn)換為大寫字母后輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備上。當(dāng)讀到x時(shí)，結(jié)束。 2． 信號(hào)量實(shí)現(xiàn)的同步互斥機(jī)制 編制一個(gè)程序，程序中創(chuàng)建5個(gè)子進(jìn)程，代表五位哲學(xué)家，然后父進(jìn)程結(jié)束。使用信號(hào)量機(jī)制解決哲學(xué)家進(jìn)餐問題。當(dāng)哲學(xué)家進(jìn)餐時(shí)，屏幕輸出： [進(jìn)程號(hào)] eating!當(dāng)哲學(xué)家思考時(shí)，屏幕輸出： [進(jìn)程號(hào)] thinging!相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用和函數(shù)：pipe();write();read();semget();sepop();semctl();要求：查找并閱讀上述系統(tǒng)調(diào)用的相關(guān)資料，將上述相關(guān)的函數(shù)封裝為P()、V()操作，使用你封裝的P()、V()操作實(shí)現(xiàn)5位哲學(xué)家的同步和互斥。 二． 設(shè)計(jì)的基本概念和原理 1.進(jìn)程的管道通訊 管道（Pipe）實(shí)際是用于進(jìn)程間通信的一段共享內(nèi)存，創(chuàng)建管道的進(jìn)程稱為管道服務(wù)器，連接到一個(gè)管道的進(jìn)程為管道客戶機(jī)。命名管道（Named Pipes）是在管道服務(wù)器和一臺(tái)或多臺(tái)管道客戶機(jī)之間進(jìn)行單向或雙向通信的一種命名的管道。一個(gè)命名管道的所有實(shí)例共享同一個(gè)管道名，但是每一個(gè)實(shí)例均擁有獨(dú)立的緩存與句柄，并且為客戶——服務(wù)通信提供有一個(gè)分離的管道。實(shí)例的使用保證了多個(gè)管道客戶能夠在同一時(shí)間使用同一個(gè)命名管道。 2.信號(hào)量實(shí)現(xiàn)的同步互斥機(jī)制 規(guī)定奇數(shù)號(hào)的哲學(xué)家先拿起他左邊的筷子,然后再去拿他右邊的筷子;而偶數(shù)號(hào) 的哲學(xué)家則相反.按此規(guī)定,將是1,2號(hào)哲學(xué)家競(jìng)爭(zhēng)1號(hào)筷子,3,4號(hào)哲學(xué)家競(jìng)爭(zhēng)3號(hào)筷子.即 五個(gè)哲學(xué)家都競(jìng)爭(zhēng)奇數(shù)號(hào)筷子,獲得后,再去競(jìng)爭(zhēng)偶數(shù)號(hào)筷子,最后總會(huì)有一個(gè)哲學(xué)家能獲 得兩支筷子而進(jìn)餐。而申請(qǐng)不到的哲學(xué)家進(jìn)入阻塞等待隊(duì)列，根FIFO原則，則先申請(qǐng)的哲 學(xué)家會(huì)較先可以吃飯，因此不會(huì)出現(xiàn)餓死的哲學(xué)家。 三． 總體設(shè)計(jì) 1.實(shí)現(xiàn)的方法和主要技術(shù)路線 1.無名管道 無名管道用于具有親緣關(guān)系的父子進(jìn)程，子子進(jìn)程之間的通訊。它的實(shí)現(xiàn)函數(shù)有 int pipe(int fd[2]); //fd[2] 為描述符數(shù)組，包含一個(gè)讀描述符與一個(gè)寫描述符，在使用管道通信時(shí)，關(guān)閉某些不需要的讀或?qū)懨枋龇?，建立起單向的讀或?qū)懝艿?，然后用read 和write 像操作文件一樣去操作它即可。 如圖便是進(jìn)程1 到進(jìn)程2 的一個(gè)讀管道。 分別在父進(jìn)程和父子進(jìn)程里向管道寫數(shù)據(jù)，然后在子進(jìn)程和子子進(jìn)程里讀數(shù)據(jù)。2.哲學(xué)家進(jìn)餐偽碼： semaphore chopstick[5]={1，1，1，1，1};void philosopher(int i){ while(true){ think(); if(i%2 == 0)//偶數(shù)哲學(xué)家，先右后左。 { wait(chopstick[ i + 1 ] mod 5);wait(chopstick[ i]);eat(); signal(chopstick[ i + 1 ] mod 5);signal(chopstick[ i]);} Else //奇數(shù)哲學(xué)家，先左后右。 { wait(chopstick[ i]); wait(chopstick[ i + 1 ] mod 5);eat(); signal(chopstick[ i]); signal(chopstick[ i + 1 ] mod 5);} } 四． 詳細(xì)設(shè)計(jì) 進(jìn)程的管道通信代碼： import java.io.IOException;import java.io.PipedReader; public class ReceiverThread1 extends Thread { PipedReader pipedReader; public ReceiverThread1(SenderThread1 sender)throws IOException { pipedReader=new PipedReader(sender.getPipedWriter()); } public void run() { char[] ch=new char[100];StringBuffer sb=null;String str=null;int i=0;try { while((i=pipedReader.read(ch))!=-1) { sb=new StringBuffer(); for(int j=0;j { sb.append(ch[j]); } str=sb.toString(); System.out.println(“子進(jìn)程讀取的字符為：”+str.toUpperCase()); if(!str.endsWith(“x”)) { System.out.print(“父進(jìn)程讀入字符為：”); }else if(str.endsWith(“x”)) { System.out.println(“結(jié)束無法再次輸入字符”); } } } catch(IOException e){ e.printStackTrace();}finally{ try { pipedReader.close(); } catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } } } import java.io.BufferedReader;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.io.PipedWriter; public class SenderThread1 extends Thread { PipedWriter pipedWriter; public SenderThread1(){ pipedWriter=new PipedWriter();} public PipedWriter getPipedWriter(){ return pipedWriter;} public void run() { BufferedReader ir=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));char[] ch=new char[100];StringBuffer sb=null;String str=null;int i=0;System.out.print(“父進(jìn)程讀入字符為：”);try { while((i=ir.read(ch))!=-1) { sb=new StringBuffer(); for(int j=0;j { if(ch[j]>='a' && ch[j]<='z') { sb.append(ch[j]); if(ch[j]=='x') { break; } } } str=sb.toString(); pipedWriter.write(str); if(str.startsWith(“x”)||str.endsWith(“x”)) { break; // this.stop(); } } } catch(IOException e){ e.printStackTrace();}finally{ try { ir.close(); pipedWriter.close(); } catch(IOException e){ e.printStackTrace(); } } } } public class ThreadComm1 { public static void main(String[] args)throws Exception{ SenderThread1 sender=new SenderThread1();ReceiverThread1 receiver=new ReceiverThread1(sender);sender.start();receiver.start();} } 哲學(xué)家進(jìn)餐問題代碼： #include “stdafx.h” using namespace std;bool chop[100];//定義筷子 class ph { protected: bool * left,* right;//哲學(xué)家的左右手指向的筷子 int eattime;//哲學(xué)家的吃飯時(shí)間 public: bool check()//用于檢查哲學(xué)家左右手的筷子是不是被占用 { if(*left && *right) return true; else return false;} void eat(int ineattime)//哲學(xué)家開始進(jìn)餐 { eattime=ineattime; *left=false; *right=false;} bool finish()//檢查哲學(xué)家是否完成進(jìn)餐 { if(eattime>0)//沒完成的話剩余時(shí)間減少 { eattime--; if(eattime==0)//完成的話歸還筷子 { *left=true; *right=true; return true; } else return false; } else return false;} void init(int num,int max)//初始化哲學(xué)家，指定他們使用的筷子 { eattime=0; left=&chop[num]; if(num right=&chop[num+1]; else right=&chop[0];} };void main(){ system(“title 哲學(xué)家進(jìn)餐問題”);int in,i,temp,time,j=1;queue for(int i=0;i<5;i++){ chop[i]=1; } for(int i=0;i<5;i++){ P[i].init(i,5);} cout<<“輸入哲學(xué)家進(jìn)餐隊(duì)列：”< break;else if(in>5) { cout<<“一共只有”<<5<<“個(gè)人！”< } else { Q.push(in-1); } } cout<<“每個(gè)人吃飯時(shí)間：”< P[temp].eat(time); cout< if(temp+2>5) cout<<1< else cout< Q.push(temp);} for(i=0;i<5;i++) { if(P[i].finish()) cout< } //Q.push(-1); for(i=0;i { temp=Q.front(); Q.pop(); //if(temp!=-1) { cout< Q.push(temp); } //else { // Q.pop(); break; } } } for(int j=0;j if(P[i].finish()) { cout< } getch();} 引言 操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課和主干課。操作系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源實(shí)施管理，是所有其他軟件與計(jì)算機(jī)硬件的唯一接口，所有用戶在使用計(jì)算機(jī)時(shí)都要得到操作系統(tǒng)提供的服務(wù)。 通過模擬操作系統(tǒng)的全部或者部分功能的實(shí)現(xiàn)，加深對(duì)操作系統(tǒng)工作原理和操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的理解，達(dá)到練習(xí)編程的目的，提高學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析問題、解決問題的能力，為學(xué)生從事科學(xué)研究和獨(dú)立負(fù)擔(dān)計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用方面的工作打好扎實(shí)的基礎(chǔ)。 0 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)）課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 模擬采用多道程序設(shè)計(jì)方法的單用戶操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)包括進(jìn)程管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口四部分。 本部分要求實(shí)現(xiàn)文件的邏輯結(jié)構(gòu)、文件的物理結(jié)構(gòu)、目錄結(jié)構(gòu)、磁盤分配和回收、文件的保護(hù)和用戶接口。 2.2 實(shí)現(xiàn)方法和原理 2.2.1文件的邏輯結(jié)構(gòu)： 文件的邏輯結(jié)構(gòu)采用流式結(jié)構(gòu)； 文件均采用文本文件； 系統(tǒng)中有兩種文件，一種是存放任意字符的文件，一種是可執(zhí)行文件?？蓤?zhí)行文件的內(nèi)容就是模擬系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)程的程序體。 文件中要有一種特定命令的“可執(zhí)行”文件，文件中的命令非常簡(jiǎn)單，包括： x=?; 給x賦值一位數(shù) x++; x加1 x--; x減1!??； 第一個(gè)？為A,B,C中某個(gè)設(shè)備，第二個(gè)？為一位數(shù)，表示使用設(shè)備的時(shí)間（由于沒有實(shí)際設(shè)備，所以無法知道設(shè)備何時(shí)工作完成，所以假定一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)隨著系統(tǒng)時(shí)間增加而遞減，減到0時(shí)，認(rèn)為是設(shè)備工作完成）； end.表示文件結(jié)束，同時(shí)將結(jié)果寫入文件out，其中包括文件路徑名和x的值。2.2.2 磁盤模擬： 用一個(gè)文件disk模擬磁盤，磁盤的每個(gè)盤塊64字節(jié)，模擬磁盤共有128塊。第0、1塊存放文件分配表，第2塊存放根目錄，其余存放子目錄和文件。2.2.3目錄結(jié)構(gòu) 目錄結(jié)構(gòu)采用樹型目錄結(jié)構(gòu)，目錄項(xiàng)內(nèi)容共十六個(gè)字節(jié)。①目錄項(xiàng)內(nèi)容（8個(gè)字節(jié)）： 目錄名、文件名：3個(gè)字節(jié)； 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 擴(kuò)展名：1個(gè)字節(jié)（可執(zhí)行文件擴(kuò)展名為e，目錄沒有擴(kuò)展名）； 目錄、文件屬性：1字節(jié)； 起始盤塊號(hào)：1個(gè)字節(jié)； 文件長(zhǎng)度：2字節(jié)（目錄沒有長(zhǎng)度）。②根目錄 根目錄位置固定，為磁盤第2塊，大小固定，共8項(xiàng)，占用模擬磁盤第2塊； ③子目錄 位置不固定，大小不固定。2.2.4磁盤分配 磁盤的分配采用鏈接結(jié)構(gòu)（顯式鏈接）的分配方式。系統(tǒng)采用文件分配表方式記錄磁盤空間的使用情況和鏈接結(jié)構(gòu)的指針。 因?yàn)榇疟P有占用磁盤由128塊，所以文件分配表中一項(xiàng)需要1字節(jié)，而磁盤由128塊，因而需要128項(xiàng)，所以模擬磁盤空間中的第0、1塊被用來存放文件分配表。2.2.5用戶接口 用戶接口提供用戶命令接口，要求實(shí)現(xiàn)以下命令： 創(chuàng)建文件：create 拷貝文件：copy 刪除文件：delete 移動(dòng)文件：move 顯示文件：type 編輯文件：edit 改變文件屬性：change 磁盤格式化命令 format 建立目錄：makdir 改變目錄路徑：chadir 刪除空目錄：rdir 刪除目錄：deldir（既可刪除空目錄又可刪除非空目錄） 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 磁盤分區(qū)命令：fdisk 運(yùn)行可執(zhí)行文件：可執(zhí)行文件的文件名（可創(chuàng)建進(jìn)程）。 上述命令在實(shí)際系統(tǒng)中都是需要建立進(jìn)程才可以實(shí)現(xiàn)的，這里由于模擬系統(tǒng)的能力達(dá)不到，所以除運(yùn)行可執(zhí)行文件需要建立進(jìn)程外，其他指令執(zhí)行不必在模擬系統(tǒng)中建立進(jìn)程，可直接執(zhí)行。 注意打開文件表。2.2.6屏幕顯示 如圖所示，屏幕顯示要求包括： 用戶命令接口，用于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)用戶輸入命令； 磁盤目錄顯示，要求顯示磁盤的樹型目錄結(jié)構(gòu)； 磁盤使用情況，顯示磁盤每一個(gè)磁盤塊的空間是占用還是空閑。 3程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 3.1目錄結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn) 3.1.1創(chuàng)建目錄 #region CreateMenu(建立目錄) public void CreateMenu(string pathname,string harddisk)3.1.2刪除空目錄 刪除空目錄首先要找到該目錄，如果目錄不存在，執(zhí)行指令失敗；如果存在，但是根 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 目錄或非空目錄顯示不能刪除，操作失??；若是非空子目錄，則刪除器目錄項(xiàng)并回收對(duì)應(yīng)空間。刪除空目錄的過程和刪除文件的過程相似。 3.1.3刪除目錄 #region DeleteMenu(刪除目錄) public void DeleteMenu(string pathname, string harddisk) { if(Search(pathname,harddisk)== 1) { MessageBox.Show(“文件路徑不正確！”, “注意”, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Exclamation);3.2文件 3.2.1創(chuàng)建文件 #region CreateFile(建立文件)public void CreateFile(string pathname, byte attribute, byte address, char length, string harddisk){ if(attribute == 3 || attribute == 5){ MessageBox.Show(“只讀性質(zhì)，建立失敗！”, “注意”, MessageBoxButtons.OK，MessageBoxIcon.Exclamation); return;} 3.2.2拷貝文件 #region CopyFile(復(fù)制文件,只復(fù)制FCB) public void CopyFile(string pathname1, string pathname2, string harddisk) { string[] pnames = pathname1.Split(new char[] { '', '.' }); string halfpathname = pathname1.Remove(pathname1.Length1]); UTF8Encoding utf = new UTF8Encoding();4 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） byte[] name = utf.GetBytes(pnames[pnames.Length1]; CreateFile(pathname2, buffer.Attribute, buffer.Address, buffer.Length,harddisk); } #endregion 3.2.3刪除文件 #region DeleteFile(刪除文件) public void DeleteFile(string pathname, string harddisk) { if(Search(pathname,harddisk)==1) { MessageBox.Show(“文件路徑不正確！”, “注意”, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Exclamation); return; } else if(Search(pathname,harddisk)== 2) //文件存在 { string[] pnames = pathname.Split(new char[] { '', '.' }); string halfpathname = pathname.Remove(pathname.Length2]); int disknum; if(pnames.Length == 3) //c:aaa.t { disknum = 3; } else { disknum = Search(halfpathname,harddisk); } int item = FindItem(disknum, name, attribute,harddisk)[0]; int address = FindItem(disknum, name, attribute,harddisk)[1]; byte addr = Convert.ToByte(address); DeleteFCB(disknum, item,harddisk); //刪除FCB if(addr==0) { return;3.2.4移動(dòng)文件 #region CutFile(移動(dòng)文件) public void CutFile(string pathname1, string pathname2, string harddisk) { CopyFile(pathname1, pathname2,harddisk);//復(fù)制FCB到新目錄下 string[] pnames = pathname1.Split(new char[] { '', '.' }); string halfpathname = pathname1.Remove(pathname1.Length1]); UTF8Encoding utf = new UTF8Encoding();6 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） byte[] name = utf.GetBytes(pnames[pnames.Length1)+ 8 *(Itemnumber-1), SeekOrigin.Begin); Disk.Write(buffer.Name, 0, buffer.Name.Length); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Type); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Attribute); Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(buffer.Address);7 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） Disk.Seek(0, SeekOrigin.Current); Disk.WriteByte(Convert.ToByte(buffer.Length)); } Disk.Close(); } #endregion 3.2.7顯示文件 #region ReadFile(讀文件畫節(jié)點(diǎn)) public void ReadFile(TreeView treeView, ContextMenuStrip contextMenuStrip,ImageList imageList) { treeView.Nodes.Clear(); //刪除集合中所有樹節(jié)點(diǎn) //重新添加樹節(jié)點(diǎn) treeView.ImageList = imageList; TreeNode root = new TreeNode(“計(jì)算機(jī)”, 0, 0); TreeNode node_C = new TreeNode(“本地磁盤C”, 4, 4); TreeNode node_D = new TreeNode(“本地磁盤D”, 4, 4); node_C.ContextMenuStrip = contextMenuStrip; node_D.ContextMenuStrip = contextMenuStrip; treeView.Nodes.Add(root); root.Nodes.Add(node_C); root.Nodes.Add(node_D); DrawTree(node_C, 3,“disk1.txt”,contextMenuStrip); DrawTree(node_D, 3, “disk2.txt”,contextMenuStrip); treeView.ExpandAll(); } #endregion 4.程序運(yùn)行部分截圖 4.1主頁面 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 4.2創(chuàng)建文件 4.3編輯文件河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 4.4創(chuàng)建目錄 總結(jié) 在此系統(tǒng)我主要模擬的是文件部分。通過編寫此系統(tǒng)，采用了c#語言。但是，在實(shí)現(xiàn)此系統(tǒng)中，一方面因?yàn)槲覍?duì)c#這門語言掌握的不是很熟練，另外一方面，對(duì)操作系統(tǒng)理解的不夠深入以至于部分功能沒有實(shí)現(xiàn)，讓我發(fā)現(xiàn)了自己的不足，從而要在以后的學(xué)習(xí)中更加努力，不短提高自己個(gè)方面的能力。 河北大學(xué)工商學(xué)院2011級(jí)操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)論文（設(shè)計(jì)） 裝 訂第四篇：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
第五篇：操作系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)
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