操作系统课程设计论文.docx
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操作系统课程设计论文
装
订
线
河北大学学年论文（课程设计）任务书
（指导教师用表）
学生姓名
指导教师
论文（设计）题目
Java语言模拟操作系统
主要研究
（设计）内容
使用java语言，采用多到程序设计方法基本上实现并模拟了单用户操作系统.该操作系统包括四部分内容：
①文件管理和用户接口；②存储管理；③设备管理；④进程管理.
研究方法
根据操作系统理论课上学习的操作系统中关于文件管理、进程管理、存储管理和设备管理实现方法，实现了文件的新建，复制，剪切，粘贴，以及主存分配与回收、设备的分配与回收、进程的创建、撤销、阻塞唤醒和进程调度等基本功能
主要任务
及目标
主要任务：
实现并模拟单用户操作系统的四部分内容：
①文件管理和用户接口；②存储管理；③设备管理；④进程管理.
目标：
通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解；通过模拟操作系统原理的实现练习java编程.
主要参
考文献
[1]操作系统习题解答与实验指导.王煜，张明，刘振鹏.中国铁道出版社.2007
[2]java核心技术
[3]java编程思想
进度安排
论文（设计）各阶段名称
日期
布置任务
2012年6月25日
整体设计
2012年6月25日—2012年6月27日
编写程序
2012年6月27日—2012年7月6日
撰写论文
2012年7月7日---2012年7月8日
指导教师签字:
系主任签字：
主管教学院长签字：
装
订
线
河北大学学年论文（课程设计）成绩评定表
学院：
数学与计算机学院
学生姓名
专业年级
论文（设计）题目
Java语言模拟操作系统
论文（设计）内容提要
此系统使用java语言，实现了单用户多进程的存储管理、设备管理、进程管理和文件管理部分.存储管理包括主存分配与回收.设备管理包括设备的分配与回收.设备分配时采用采用先来先服务策略，设备回收时唤醒等待设备的进程.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.文件管理包括了文件的新建，复制，剪切，粘贴等主要功能.
指导教师评语
成绩：
指导教师（签名）：
年月日
摘要
本系统根据操作系统理论课上学习的操作系统的知识，在采用混合索引文件结构、成组链接法的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分，包括：
文件的逻辑结构、文件的物理结构、目录结构、磁盘分配回收等操作.同时模拟实现了操作系统的进程管理，内存管理和设备管理.
本论文主要阐述四部分内容，引言部分，主要说明本次操作系统课程设计的性质、教学目的、教学任务与要求、意义以及论文的结构安排；系统分析与设计部分，主要阐述系统的主要功能模块以及每个模块计划采用的实现方法和原理；系统实现部分，主要通过流程图等工具描述主要模块的实现流程；最后一部分，结束语部分，主要书写已经实现的本系统存在的不足、改进方案和在课程设计中的实际感受.
关键词：
java语言模拟操作系统
ABSTRACT
Thesystembasedonoperatingsystemcourselearningoperatingsystemknowledge,thehybridindexingfilestructure,grouplinkmethodbasedonsingleuserdiskfilemanagementpart,including:
thelogicalstructureofthedocument,thephysicalstructureofthedocument,thedirectorystructure,magneticdiskallocationrecoveryoperation.Atthesametimetoachieveasimulatedoperatingsystemprocessmanagement,memorymanagementandequipmentmanagement.
Thispaperonafour-part,theintroductoryremarks,themainoperatingsystemthatthenatureofthecurriculumdesign,thepurposeofteaching,teachingandmissionrequirements,aswellasthesignificanceofthepaperstructure;partoftheanalysisanddesign,mainlyoncorefunctionsofthesystemmodulesEachmodule,aswellastherealizationoftheplantoadoptthemethodsandprinciples;partofthesystem,mainlythroughtheflowchart,andothertoolstodescribethemainmoduleoftheprocesstoachieve;thelastpartoftheconcludingpartofthewritinghasbeenthemainachievementoftheshortcomingsofthesystemtoimprovetheprogramandCurriculumdesignintherealfeelings.
keywords:
JavaLanguageOperatingsystem
一引言
ABSTRACT5
一引言6
1.1性质7
2.2教学目的7
2.3任务和要求7
2.4意义7
2.5论文结构安排7
二系统分析与设计8
2.1系统要求8
2.2实现方法和原理（文件部分）8
2.2.1文件的逻辑结构8
2.2.2文件的物理结构8
2.2.3目录结构9
2.2.4磁盘状态10
2.2.5用户接口10
三系统实现11
3.1磁盘管理11
3.1.1磁盘的创建11
3.1.2磁盘的分配12
3.1.3磁盘的归还13
3.1.4磁盘状态的显示13
3.2目录结构的实现14
3.2.1创建目录14
3.2.2删除空目录16
3.2.3删除目录16
3.3文件17
3.3.1建立文件17
3.3.2删除文件19
3.3.4复制文件20
3.3.5移动文件21
3.4用户接口21
3.5内存管理21
3.5.1内存分配21
3.5.2移动文件22
3.6进程管理23
3.7硬件工作的模拟25
3.8整体布局26
四结束语27
1.1性质
操作系统是计算机科学与技术专业的主要专业基础课和主干课.操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务.
2.2教学目的
通过模拟操作系统的全部或者部分功能的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解，达到联系编程的目的，提高学生运用理论知识分析问题、解决问题的能力，为学生从事科学研究和独立负担计算机及其应用方面的工作打好扎实的基础.
2.3任务和要求
模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，本系统要求实现并模拟单用户操作系统的四部分内容：
①文件管理和用户接口；②存储管理；③设备管理；④进程管理.
2.4意义
通过模拟操作系统原理的实现，熟悉加强用java语言的编程能力，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解，掌握了初步分析实际问题的能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础.同时使学生系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力.
2.5论文结构安排
本论文主要阐述四部分内容，引言部分，主要说明本次操作系统课程设计的性质、教学目的、教学任务与要求、意义以及论文的结构安排；系统分析与设计部分，主要阐述系统的主要功能模块以及每个模块计划采用的实现方法和原理；系统实现部分，主要通过流程图等工具描述主要模块的实现流程；最后一部分，结束语部分，主要书写已经实现的本系统存在的不足、改进方案和在课程设计中的实际感受.
二系统分析与设计
2.1系统要求
本系统要求实现实现并模拟单用户操作系统的四部分内容：
①文件管理和用户接口；②存储管理；③设备管理；④进程管理.
.
2.2实现方法和原理（文件部分）
2.2.1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.
可执行文件要包括如下命令：
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
end;表示文件结束
2.2.2文件的物理结构
文件的物理结构采用索引文件，每个文件分配一个索引块（存放索引的盘块）把分配给该文件的所有盘块号都记录在该索引块中，按照这种分派方式存储的文件就是索引文件.由于索引块就是一个存放许多盘块号的盘块，因此，为使系统能找到文件存放的地址，文件目录项记录该文件索引块的盘块号和文件长度.为一个大文件分配磁盘空间时，如果所分配除去盘块的盘块号，已经装满一索引块时，便需再为该文件分配另一个索引块，用于将以后继续分配给该文件的盘块号记录其中，以此类推.同时，应为这些索引块再建立一级索引，即系统再分配一索引块，作为一级索引块的索引块，将第一块、第二块、第三块、……索引块的盘块号写入此索引块中，这样便形成了二级索引的分配方式，如果文件非常大的时候，还可以用三级、四级索引分配方式.本系统实现二级索引，如图2-1所示：
图2-1文件索引分配方式
2.2.3目录结构
目录结构采用树形目录结构，根目录项既可以表示一个普通文件，也可以是下一级目录的目录文件的一个说明项，如此层层类推，形成一个树形层次结构，如图2-2所示：
图2-2树形目录结构
目录
2.2.4磁盘状态
磁盘使用情况用空闲块成组链接法来记录：
把空闲块分成若干组，把指向一组中各空闲块的指针集中在一起，每一组的第一个空闲块中登记下一组空闲块的块号和空闲块数，余下不足一组块数的空闲块的块号级快数登记在一个专用块中，这样既可方便查找，又可减少为修改指针而启动的磁盘的次数，在本系统中将第0块作为专用块，如图2-3是空闲块成组链接示意图：
图2-3空闲块成组链接示意图
2.2.5用户接口
用户接口提供用户命令接口，具体只实现以下命令，其余都可在操作中实现：
1.退出系统指令quit
2.磁盘格式化命令：
format
三系统实现
3.1磁盘管理
3.1.1磁盘的创建
磁盘的创建主要采用的文件流的方式，采用了二位byte数组进行储存.
publicclassDisk{
privatestaticDiskd=newDisk（）;
privatestaticbyte[][]block;
privatestaticFiledataFile;
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