操作系统实验.doc

课程设计一：进程调度
12.1.1设计目的
（1） 要求学生设计一个模拟进程调度的算法。
（2） 理解进程控制块的结构。
（3） 理解进程运行的并发性。
（4） 掌握进程调度的三种基本算法。
12.1.2设计要求
在多道程序运行环境下，进程数目一般多于处理机数目，使得进程要通过竞争来使用处理机。这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之运行，分配处理机的任务是由进程调度程序完成的。一个进程被创建后，系统为了便于对进程进行管理，将系统中的所有进程按其状态，将其组织成不同的进程队列。于是系统中有运行进程队列、就绪队列和各种事件的进程等待队列。进程调度的功能就是从就绪队列中挑选一个进程到处理机上运行。进程调度的算法有多种，常用的有优先级调度算法、先来先服务算法、时间片轮转算法。
进程是程序在处理机上的执行过程。进程存在的标识是进程控制块（PCB），进程控制块结构如下：
typedef struct node
{
char name[10]; /*进程标识符*/
int prio; /*进程优先数*/
int round; /*进程时间轮转时间片*/
int cputime; /*进程占用CPU时间*/
int needtime; /*里程到完成还需要的时间*/
int count; /*计数器*/
char state; /*进程的状态*/
struct node *next; /*链指针*/
}PCB;
系统创建一个进程，就是由系统为某个程序设置一个PCB，用于对该进程进行控制和管理。进程任务完成，由系统收回其PCB，该进程便消亡。每个进程可以有三个状态：运行状态、就绪状态和完成状态。
用VC编写一个程序实现进程调度的算法，模拟进程调度的过程，加深对进程控制块概念和进程调度算法的理解。
1. 进程的调度采用优先数调度算法。
2. 采用动态优先数法确定进程的优先级别。
3. 设计三个链队列，分别用来表示运行队列、就绪队列和完成队列。
4. 用户输入进程标识符以及进程所需的时间，申请空间存放进程PCB信息。
优先数调度算法为每个进程设一个优先数，它总是把处理机给就绪队列中具有最高优先权的进程。常用的算法有静态优先数法和动态优先数法。
动态优先数法，使进程的优先权随时间而改变。初始的进程优先数取决于进程运行所需要的时间，时间大，则优先数低。采取了将进程优先数定为用一个较大的数（50）减去进程运行所需要的时间。随着进程的运行对优先数进行调整，每次运行时都是从就绪队列中选取优先数最大的进程运行，所以将就绪队列按照优先数的大小从高到低排序，这样，每次取队头进程即可。
进程每执行一次，优先数减一个数（自定），CPU时间数加1，进程还需要的时间数减1。如果进程所需要的时间为0，说明进程运行完毕，将其状态变为完成状态“F”，将此PCB插入到完成队列中，若就绪队列不空，就将绪队列中的第一个PCB变为运行状态。进程若没有完成，则将其优先数和就绪队列中第一个PCB的优先数作比较，如果小，则将其变为就绪态，插入到就绪队列中适当的位置，将就绪队列中的第一个PCB变为运行态投入运行，重复上述过程，直到就绪队列为空，所有进程成为完成态为止。
12.1.3环境
操作系统windows xp，开发工具vc++ 6.0 或者bcb 6.0。
12.1.4步骤
1. 打开VC，选择菜单项File->New，选择Project选项卡并建立一个名为processes的win32 console application工程。
2. 在工程中创建原文件processes.cpp：选择菜单项Project->Add to Project->File，此时将打开一个新窗口，在其中输入想要创建的文件名字，这里是processes.cpp，在其中编辑好原文件并保存。
3. 通过调用菜单项Build->Rebuild all进行编译连接，可以在指定的工程目录下得到debug->processes.exe程序，可以在控制台进入该debug目录运行程序了。
12.1.5运行结果分析
C:\> processes
输入进程数：
2
输入进程号和运行时间：
P1 3
P2 2
优先数算法输出信息:
************************************************
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P2 0 2 48 w
P1 0 3 47 w
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 0 3 47 R
P2 1 1 45 W
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P2 1 1 45 R
P1 1 2 44 W
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 1 2 44 R
P2 2 0 42 F
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 2 1 41 R
P2 2 0 42 F
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 3 0 38 F
P2 2 0 42 F
分析如下：
创建2个进程其进程号和运行时间分别为P1 3和P2 2。
进程P2运行的时间是2（优先数为50-2=48），进程P1运行的时间是3（优先数为50-2=47），所以P2优先数高，因此在就绪队列中排在P1的前面，先运行。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P2 0 2 48 w
P1 0 3 47 w
P2运行了一次，占用CPU时间1，完成还需时间1。在程序中设定进程每运行一次优先数减3，所以P2的优先数为48-3=45。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 0 3 47 R
P2 1 1 45 W
P1运行了一次，占用CPU时间1，完成还需时间2。在程序中设定进程每运行一次优先数减3，所以P1的优先数为47-3=44。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P2 1 1 45 R
P1 1 2 44 W
P2运行了二次，占用CPU时间2，完成还需时间0，P2进入完成队列。在程序中设定进程每运行一次优先数减3，所以P2的优先数为45-3=42。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 1 2 44 R
P2 2 0 42 F
P1运行了二次，占用CPU时间2，完成还需时间1。在程序中设定进程每运行一次优先数减3，所以P1的优先数为44-3=41。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 2 1 41 R
P2 2 0 42 F
P1运行了三次，占用CPU时间3，完成还需时间0，P1进入完成队列。在程序中设定进程每运行一次优先数减3，所以P1的优先数为41-3=38。
进程号 cpu时间 所需时间 优先数 状态
P1 3 0 38 F
P2 2 0 42 F

课程设计二：模拟文件管理
12.2.1设计目的
（1） 建立一个简单的模拟文件管理系统。
（2） 理解用户界面和操作命令在操作系统中的作用。
12.2.2设计要求
需要实现一个命令行操作界面，包含如下命令：
1.创建文件
功能：创立一个指定名字的新文件，即在目录中增加一项，不考虑文件内容，但必须能输入文件长度。
2.删除文件
功能：删除指定的文件
3.创建目录
功能：在当前路径下创建指定的目录。
4.删除目录
功能：删除当前目录下的指定目录，如果该目录为空，则可删除，否则应提示是否作删除，删除操作将该目录下的全部文件和子目录都删除。
5.改变目录
功能：工作目录转移到指定的目录下，只要求完成改变到当前目录的某一个子目录下的功能，不要求实现相对目录以及绝对目录。
6.显示目录
功能：显示全部目录以及文件，输出时要求先输出接近根的目录，再输出子目录。
对于重名（创建时），文件不存在（删除时），目录不存在（改变目录时）等错误情况，程序应该作出相应处理并给出错误信息。
界面的提示符为#，提示的命令以及调试的方法应和前面的要求一致，可以自己设计更多的命令或者附加功能。
12.2.3环境
本实验是在windows xp+vc 6.0环境下实现的，利用windows SDK 提供的系统接口（API）完成程序功能。在windows xp下安装好VC后进行，VC是一个集成开发环境，其中包含了windows SDK所有工具，所以就不用单独在安装SDK了，程序中所用的API是操作系统提供的用来进行应用程序设计的系统功能接口。要使用这些API，需要包含对这些函数进行说明的SDK头文件，最常见的就是windows.h。一些特殊的API调用还需要包含其他的头文件。
12.2.4步骤
4. 打开VC，选择菜单项File->New，选择Project选项卡并建立一个名为filesys的win32 console application工程。
5. 在工程中创建原文件filesys.cpp：选择菜单项Project->Add to Project->File，此时将打开一个新窗口，在其中输入想要创建的文件名字，这里是filesys.cpp，在其中编辑好原文件并保存。
6. 通过调用菜单项Build->Rebuild all进行编译连接，可以在指定的工程目录下得到debug->filesys.exe程序，可以在控制台进入该debug目录运行程序了。
12.2.5运行结果分析
在控制台窗口的提示符下输入filesys回车，如图12-1。

图12-1 主界面
1. 创建文件，如图12-2。

图12-2 创建文件
2. 删除文件，如图12-3。

图12-3 删除文件
3. 创建目录，如图12-4。

图12-4 创建目录
4. 删除目录，如图12-5。

图12-5 删除目录
5. 改变目录，如图12-6。

图12-6 改变当前目录
6. 显示目录，如图12-7。

图12-7 显示目录