河大操作系统课程设计要求.docx
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河大操作系统课程设计要求
文件管理
此次课程设计中文件系统采用UNIX中混合索引文件结构、成组链接法
●磁盘模拟
磁盘是断电后内容不丢失的，因此用文件模拟磁盘。
要求模拟系统存在两块硬盘：
●用一个文件disk1模拟磁盘
●磁盘的每个盘块128字节，模拟磁盘共有256块。
●磁盘中第0块存放专用块内容，第1、2块存放根目录，其余存放子目录和文件。
●文件的逻辑结构
●文件的逻辑结构采用流式结构；
●文件的内容：
文件的内容均采用文本文件，系统中有两种文件：
●一种是存放任意字符的文件
●一种是可执行文件：
可执行文件的内容就是系统内进程的程序体。
文件中要有一种特定命令的“可执行”文件，文件中的命令非常简单，仅仅包括以下几种指令：
●x=?
;给i赋值一位数
●x++;i加1
●x--;i减1
●!
?
?
；第一个？
为A,B,C中某个设备，第二个？
为一位数，表示使用设备的时间（由于没有实际设备，所以无法知道设备何时工作完成，所以假定一个数，这个数随着系统时间增加而递减，减到0时，认为是设备工作完成）；
●end.表示文件结束，同时将结果写入文件out，其中包括文件路径名和i的值。
●目录结构
目录结构采用树型目录结构。
●目录项内容（16个字节）：
●目录名、文件名：
6个字节；
●扩展名：
3个字节（可执行文件扩展名为exe，目录没有扩展名）；
●目录、文件属性：
1字节；
●文件长度：
2字节（目录没有长度，字节数）。
●地址：
直接地址项1个，一级索引项1个；
●预留1字节
●根目录
根目录位置固定，占用磁盘2块，大小固定，共16项，占用模拟磁盘第1、2块；
●子目录
位置不固定，大小不固定（至少建立一级子目录，最好支持多级子目录）。
●磁盘分配
●磁盘的分配采用混合索引结构的分配方式。
系统采用成组链接法记录磁盘空间的使用情况。
●空闲块每组登记10个空闲块，专用块占用第0块。
●索引块中每个盘块号占用4字节，登记32块
●用户接口
用户接口提供用户命令接口，要求文件名中既可以支持相对路径的文件名，也可支持绝对路径的路径名。
要求实现以下命令：
●创建文件：
create文件名
建立新文件，如果原来存在同名文件要提示是否覆盖。
●拷贝文件：
copy源文件名目标文件名
拷贝文件可同名拷贝，也可更名拷贝
●删除文件：
delete文件名
●移动文件：
move源文件名目标文件名
注意：
磁盘内和磁盘间文件移动的不同，磁盘内的移动实际只是目录的改变，并不需要真的移动文件；磁盘间的文件移动实际上是先拷贝文件到目标磁盘，然后再删除源文件。
●显示文件：
type文件名
仅仅是显示文件内容。
●编辑文件：
edit文件名
要求此命令完成对文件的编辑，注意只读文件不可以修改。
●改变文件属性：
change文件名属性
将文件在只读和非只读、隐藏和非隐藏之间转换。
●磁盘格式化命令format盘符
●建立目录：
makdir目录
建立目录，若同名目录存在则建立失败。
●改变目录路径：
chadir目录
改变当前目录。
●删除空目录：
rdir目录
当前目录、非空目录、根目录不能删除。
●删除目录：
deldir目录
既可删除空目录又可删除非空目录，对于非空目录，首先要删除其下文件和目录然后才能删除其本身。
●运行可执行文件：
可执行文件的文件名（可创建创建进程）。
●上述命令在实际系统中都是需要建立进程才可以实现的，这里由于模拟系统的能力达不到，所以除运行可执行文件需要建立进程外，其他指令执行不必在模拟系统中建立进程。
●注意打开文件表。
●屏幕显示
屏幕显示要求包括：
●用户命令接口，用于系统运行时用户输入命令；
●磁盘目录显示，要求显示磁盘的树型目录结构；
●磁盘使用情况，显示磁盘每一个磁盘块的空间是否空闲。
存储管理
●存储管理部分主要实现主存空间的分配和回收、存储保护。
●模拟系统中，采用页是存储管理方案（PCB区域单独存放）
●系统区包括pcb区域、位示图
●用数组模拟其他内存区域，大小为512字节。
●主存的模拟
●采用数组来模拟主存的用户区，每个数组元素占用一个字节
●实验中主存大小为512个字节，每个主存块16个字节
●数据结构
本次实验采用页式管理策略对主存进行分配和回收策略,采用位示图记录主存使用情况
●主存分配策略
当有程序要存放入主存时，查看空闲块总数是否够用，如果够用，先分配一块用来存放页表，然后查位示图中为“0”的位，根据查到的位所在的字号和位号可计算出对应的块号，同时在该位填上占用标志“1”，并填写页表；不够用，分配失败。
块号=字号*字长+位号
●主存回收策略
根据页表归还存储空间时，可以根据归还块的块号推算出在位示图中的位置：
字号=[块号/位示图中字长]
位号=块号mod位示图中字长
然后把这一位的“1”清成“0”，表示该块成为空闲块了
最后回收页表所占用空间
●屏幕显示
●主存使用情况示意图，哪些主存已经分配，哪些主存未分配，以不同的颜色表示（例如，红色表示已分配，蓝色表示未分配）。
●正在运行的进程对应指令存放的位置以特殊颜色显示。
设备管理
设备管理主要包括设备的分配和回收。
●设备的模拟
模拟系统中有A、B、C三种独占型设备，A设备3个，B设备2个，C设备1个。
●数据结构
因为模拟系统比较小，因此只要设备表设计合理既可。
●设备分配
采用先来先服务策略。
●设备回收
回收设备后，要注意唤醒等待设备的进程。
●屏幕显示
屏幕显示要求包括：
每个设备是否被使用，哪个进程在使用该设备，哪些进程在等待使用该设备。
进程管理
进程管理主要包括进程调度，进程的创建和撤销、进程的阻塞和唤醒，中断作用的实现。
●硬件工作的模拟：
●中央处理器的模拟
●用函数CPU（）（该函数不能有参数）模拟中央处理器。
●该函数主要负责解释“可执行文件”中的命令。
x=?
;
x++;
x--;
!
?
?
；
end.
●注意：
CPU只能解释指令寄存器IR中的指令。
一个进程的运行时要根据进程执行的位置，将对应的指令存放到指令寄存器中。
进程管理
●主要寄存器的模拟
用全局变量模拟重要寄存器，如cpu重要寄存器，程序状态寄存器PSW、指令寄存器IR，程序计数器PC，数据缓冲寄存器DR等。
●中断的模拟
●中断的发现应该是硬件的工作，这里在函数CPU中加检测PSW的方式来模拟
●在CPU（）函数中，每执行一条指令之前，先检查PSW，判断有无中断，若有进行中断处理，然后再运行解释指令。
●CPU函数应该不断循环执行的。
进程管理
●模拟中断的种类和中断处理方式：
●程序结束（执行指令end形成的中断，软中断）：
将结果写入文件out，其中包括文件路径名和x的值，调用进程撤销原语撤销进程，然后进行进程调度；
●I/O中断（设备完成输入输出）：
将输入输出完成的进程唤醒，将等待该设备的一个进程同时唤醒。
●时钟中断：
进程时间片用完，转为就绪，重新进程调度
●时钟的模拟。
系统中的绝对时钟和相对时钟用全局变量模拟。
系统时钟用来记录开机以后的时间。
这里的系统时钟并不是计算机的真正的时钟，这里所说的时间只是一个单位，例如使用vb中的时钟控件实现，每触发一次timer事件，绝对时钟增1，表示增加一个时间单位，绝对时钟减1
进程管理
●进程控制块
●进程控制块内容包括进程标识符、主要寄存器内容、进程状态、阻塞原因等等。
本模拟系统最多容纳10个进程块。
●pcb区域用数组模拟。
●进程控制块根据内容的不同组成不同的队列，空白进程控制块链、就绪队列和阻塞队列，正在运行的进程只有一个，系统初始时只有空白进程控制块链。
●进程调度
●采用时间片轮转调度算法，采用时间片轮转调度算法时间片为5。
●进程调度函数的主要工作是：
●将正在运行的进程保存在该进程对应进程控制块中；
●从就绪队列中选择一个进程；
●将这个进程中进程控制块中记录的各寄存器内容恢复到CPU各个寄存器内。
进程管理
●进程控制
建立四个函数模拟进程创建、撤销、阻塞和唤醒四个原语。
●进程创建create
进程创建的主要工作是：
●第一步，申请空白进程控制块；
●第二步，申请主存空间，申请成功，装入主存；
●第三步，初始化进程控制块；
●第四步，将进程链入就绪队列，根据情况决定是否转向进程调度。
进程管理
●进程撤销destory
进程撤销的主要工作是：
●第一步，回收进程所占内存资源；
●第二步，回收进程控制块；
●第三步，在屏幕上显示进程执行结果，进程撤销
●进程阻塞block
进程阻塞的主要工作是：
●第一步，保存运行进程的CPU现场；
●第二步，修改进程状态；
●第三步，将进程链入对应的阻塞队列，然后转向进程调度。
进程管理
●进程的唤醒
进程唤醒的主要工作是
●第一步，将进程由阻塞队列中摘下；
●第二步，修改进程状态为就绪；
●第三步，链入就绪队列，根据情况决定是否转向进程调度。
●屏幕显示
屏幕显示要求包括：
●显示系统时钟；
●显示正在运行的进程的进程名、运行的指令、中间结果、相对时钟寄存器内容；
●显示就绪队列中进程名；
●显示阻塞队列中进程名。
屏幕显示
1.
2.用户接口
3.
图3-2内存分配后的界面显示
图3-4内存回收后的界面显示
图3-5PCB不够10块时的界面显示
图3-6申请设备后的界面显示
图3-7进程阻塞后的界面显示
图3-11系统整体界面
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