操作系统课程设计题目及代码.doc
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题目一模拟操作系统设计
设计一个模拟操作系统管理程序，实现下列管理功能：
1．内存管理功能
2．文件管理功能
3．磁盘管理功能
题目二
虚拟存储器各页面置换算法的实现与比较
内 容：
设计一个虚拟存储区和内存工作区，通过产生一个随机数的方法得到一个页面序列，假设内存给定的页面数由键盘输入，分别计算使用下述各方法时的内存命中率：
先进先出算法（FIFO）、最近最少使用算法（LRU）、最佳淘汰算法（OPT）、最少访问页面算法（LFU）等。
题目三文件系统设计
通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现。
内容：
为Linux系统设计一个简单的二级文件系统，以实现下列功能：
1．可以实现下列几条命令
（1）login用户登录
（2）dir文件目录列表
（3）creat创建文件
（4）delete删除文件
（5）open打开文件
（6）close关闭文件
（7）read读文件
（8）write写文件
2．实验提示
（1）首先确定文件系统的数据结构：
主目录、子目录及活动文件等。
主目录和子目录都以文件的形式存放在磁盘，这样便于查找和修改。
（2）用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。
如file0、file1、file2……等，并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。
[清华大学《操作系统教程》张丽芬编著
题目四设计一个按时间片轮转法进程CPU调度的程序。
提示：
（1）假设系统有5个进程，每个进程用一个进程控制块PCB来代表，PCB中包含进程名、链接指针、到达时间、估计运行时间、进程状态表。
其中，进程名即为进程进标识。
（2）为每一个进程设计一个要示运行时间和到达时间。
（3）按照进程到达的先后顺序排成一个循环队列，再设一个队首指针指向第一个到达的进程首址。
（4）执行处理机调度时，开始选择队首的第一个进程运行。
另外再设一个当前运行进程指针，指向当前正运行的进程。
（5）由于本实验是模拟实验，所以对被选中进程并不实际启运运行，只是执行：
a.估计驼行时间减1
b.输出当前运行进程的名字。
用这两个操作来模拟进程的一次运行。
（6）进程运行一次后，以后的调度则将当前指针依次下移一个位置，指向下一个进程，即调整当前运行指针指向该进程的链接指针所指进程，以指示应运行进程。
同时还尖判断该进程的剩八运行时间是否为零。
若不为零，则等待下一轮的运行；若该进程的剩余运行时间为零，则将该进程的状态置为完成态C，并退出循环队列。
（7）若就绪队列不空，则重复上述的（%）和（6）步，直到所有进程都运行完为止。
（9）在所设计的调度程序中，应包含显示或打印语句，以便显示或打印每次选中进程的名称及运行一次后队列的变化情况。
题目5设计一个按先来先服务调度的算法
题目5设计一个按优先级调度的算法
题目6设计一个用银行家算法进程资源分配的程序
题目7模拟内存管理，实现内存块的分配与回收。
内存管理方法可以取以下之一：
（1）可变分区
（2）页式存储管理
内存分配算法可以取以下之一：
（1）首次适应算法
（2）最佳适应算法
题目8设计一个SPOOLING假脱机输出的模拟程序
题目9模拟设计MS-DOS操作系统中磁盘文件的存储结构
题目10模拟设计Linux操作系统中磁盘文件的存储结构
参考资料
题目二资料
虚拟存储器各页面置换算法的实现与比较
1．实验目的
存储管理的主要功能之一是合理的分配空间。
请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。
本实验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。
2．实验内容
（1） 通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。
指令的地址按下述原则生成：
1） 50%的指令是顺序执行的；
2） 25%的指令是均匀分布在前地址部分；
3） 25%的指令是均匀分布在后地址部分；
具体的实施方法是：
1） 在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m；
2） 顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；
3） 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'；
4） 顺序执行一条指令，其地址为m'+1；
5） 在后地址[m'+2,319]中随机选取一条指令并执行；
6） 重复上述步骤1）-5），直到执行320次指令。
（2） 将指令序列变换成为页地址流
设：
1）页面大小为1k；
2）用户内存容量为4页到32页；
3）用户虚存容量为32k；
在用户虚存中，按每k存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
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]）；
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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，用户指令可组成为32页。
（3） 计算并输出下列各种算法在不同内存容量下的命中率。
1） 先进先出的算法（FIFO）；
2） 最近最少使用算法（LRR）;
3） 最佳淘汰算法（OPT）：
先淘汰最不常用的页地址；
4） 最少访问页面算法（LF.U）；
5） 最近最不经常使用算法（NUR）。
其中３）和４）为选择内容。
命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度
在本实验中，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。
３．随机数产生办法
关于随机数产生办法，Linux或Unix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；
a[0]=10*rand（）/32767*319+1;
a[1]=10*rand（）/32767*a[0]；
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语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。
提示：
首先用Srand（）和rand（）函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。
命中率=1-页面失效次数/页地址流长度
1、数据结构
（1） 页面类型
typedefstruct{
intpn,pfn,counter,time;
}pl-type;
其中pn为页号，pfn为页面号，count为一个周期内访问该页面的次数，time为访问时间。
（2）页面控制结构
pfc_struct{
intpn,pfn;
structpfc_struct*next;
};
typedefstructpfc_structpfc_type;
pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head;
pfc_type*busypf_tail;
其中，pfc[total_vp]定义用户进程虚页控制结构，
*freepf_head为空页面头的指针，
*busypf_head为忙页面头的指针，
*busyf_tail为忙页面尾的指针。
2、函数定义
（1）Voidinitialize（）：
初始化函数，给每个相关的页面赋值。
（2）VoidFIFO（）：
计算使用FIFO算法时的命中率。
（2） VoidLRU（）：
计算使用FIFO算法时的命中率。
（4）VoidOPT（）：
计算使用OPT算法时的命中率。
（5）VoidLFU（）：
计算使用LFU算法时的命中率。
（6）VoidNUR（）：
计算使用NUR算法时的命中率。
3、变量定义
（1）inta[tatal_instruction]：
指令流数据组。
（2）intpage[total_instruction]：
每条指令所属页号。
（3）intoffset[total_instruction]：
每页装入不敷出0条指令后取模运算页号偏移量。
（4）inttotal_pf：
用户进程的内存页面数。
（5）intdiseffect：
页面失效次数。
程序清单
程序:
程序:
#include"stdio.h"
#include"process.h"
#include"stdlib.h"
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineINVALID-1
#definenull0
#definetotal_instruction320/*指令流长*/
#definetotal_vp32/*虚页长*/
#defineclear_period50/*清0周期*/
typedefstruct
{
intpn,pfn,counter,time;
}pl_type;
pl_typepl[total_vp];/*页面数据结构*/
structpfc_struct{/*页面控制结构*/
intpn,pfn;
structpfc_struct*next;
};
typedefstructpfc_structpfc_type;
pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;
intdiseffect,a[total_instruction];
intpage[total_instruction],offset[total_instruction];
voidinitialize（）;
voidFIFO（）;
voidLRU（）;
voidOPT（）;
voidLFU（）;
voidNUR（）;
main（）
{
intS,i,j;
srand（getpid（）*10）;/*由于每次运行时进程号不同，故可用来作为初始化随机数队
列的种子*/
S=（float）319*rand（）/32767+1;
for（i=0;i{
a[i]=S;/*任选一指令访问点*/
a[i+1]=a[i]+1;/*顺序执行一条指令*/
a[i+2]=（float）a[i]*rand（）/32767；/*执行前地址指令*/
a[i+3]=a[i+2]+1;/*执行后地址指令*/
}
for（i=0;i{
page[i]=a[i]/10;
offset[i]=a[i]%10;
}
for（i=4;i<=32;i++）/*用户内存工作区
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