级操作系统实验报告Word文件下载.docx
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编程程序，实现父进程创建一个子进程，返回后父子进程都分别循环输出字符串“Iamparent.”或“Iamchild.”5次，每输出一次延时1秒（sleep
（1）），然后进入下一次循环。
观察并分析运行结果。
然后将程序改为父子进程同步执行：
子进程循环输出字符串“Iamchild.”5次，然后父进程再循环输出字符串“Iamparent.”5次。
再次观察并分析运行结果。
【实验步骤及实验结果分析】
⒈实验内容1
通过进程实现及验证父进程及子进程的id号的命令
ps-lg
⒉实验内容2
⑴实现父进程创建一个子进程，返回后父子进程都分别循环输出字符串“Iamparent.”或“Iamchild.”5次，每输出一次延时1秒（sleep
（1）），然后进入下一次循环。
#include<
sys/types.h>
unistd.h>
stdio.h>
intmain（）
{
pid_tpt;
printf（"
Helloworld!
\n"
）;
inti;
pt=fork（）;
for（i=0;
i<
5;
i++）
{
if（pt==-1）
printf（"
Forkerror.\n"
elseif{
Iamaparent.\n"
Sleep
（1）;
}
else{
Iamachild.\n"
return0;
⑵父子进程同步执行：
elseif{
else{
}
【思考题】
⒈程序和进程的区别。
（1）程序是动态的，程序是静态的：
程序是有序代码的集合；
进程是程序的执行。
通常进程不可在计算机之间迁移；
而程序通常对应着文件、静态和可以复制。
（2）进程是暂时的，程序是永久的：
进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存。
（3）进程和程序的组成不同：
进程的组成包括程序、数据和进程控制块（即进程状态信息）。
（4）进程和程序的对应关系：
通过多次执行，一个程序可对应多个进程；
通过调用关系，一个进程可包括多个程序。
⒉Linux操作系统下有哪些进程类型。
交互进程；
批处理进程；
守护进程；
⒊进程创建函数fork和vfork的区别。
（1）fork（）用于创建一个新进程。
由fork（）创建的子进程是父进程的副本。
即子进程获取父进程数据空间，堆和栈的副本。
父子进程之间不共享这些存储空间的部分。
而vfork（）创建的进程并不将父进程的地址空间完全复制到子进程中，因为子进程会立即调用exec（或exit）于是也就不会存放该地址空间。
相反，在子进程调用exec或exit之前，它在父进程的空间进行。
（2）vfork（）与fork（）另一个区别就是：
vfork保证子进程先运行，在调用exec或exit之前与父进程数据是共享的,在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。
（3）vfork和fork之间的还有一个区别是：
vfork保证子进程先运行，在她调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。
如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。
⒋进程的退出函数有哪些？
有何区别？
C程序是如何被启动终止的？
exit函数；
return函数；
abort函数_exit函数。
exit和_exit函数用于正常终止一个程序
exit先执行一些清除处理.然后进入内核清除操作包括调用执行各终止处理程序，关闭所有标准I/O流
_exit立即进入内核
abort函数用于异常终止一个程序
exit是一个函数，有参数，把控制权交给系统
return是函数执行完后的返回，将控制权交给调用函数
实验二进程通信
⒈了解基于信号的进程通信机制。
⒉熟悉LINUX系统中进程之间软中断通信的基本原理。
一、信号
⒈信号的基本概念
⒉信号的发送
⒊对信号的处理
二、所涉及的中断调用
⒈kill（）
⒉signal（）
⒊wait（）
⒋waitpid（）
⒌lockf（）
⒈带Linux操作系统的PC机
⒉GCC编译器
⒈编写程序：
用fork（）创建两个子进程，再用系统调用signal（）让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按^c键）；
捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill（）向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止：
Childprocess1iskilledbyparent!
Childprocess2iskilledbyparent!
父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止：
Parentprocessiskilled!
⒉分析利用软中断通信实现进程同步的机理。
⒉对软中断信号的处理分三种情况进行：
（1）如果进程收到的软中断是一个已决定要忽略的信号，不做处理便立即返回。
（2）进程收到软中断后便退出。
（3）执行用户设置的软中断处理程序。
实验内容的参考程序如下，请仔细阅读、调试、分析，回答下述问题：
#include<
signal.h>
stdlib.h>
sys/wait.h>
voidwaiting（）,stop（）;
intwait_mark;
intmain（）
intp1,p2,stdout=1;
while（（p1=fork（））==-1）;
/*创建子进程p1*/
if（p1>
0）
{
while（（p2=fork（））==-1）;
/*创建子进程p2*/
if（p2>
{
wait_mark=1;
signal（SIGINT,stop）;
/*接收到^c信号，转stop*/
waiting（）;
kill（p1,16）;
/*向p1发软中断信号16*/
kill（p2,17）;
/*向p2发软中断信号17*/
wait（0）;
/*同步*/
printf（"
exit（0）;
}
else
signal（17,stop）;
/*接收到软中断信号17，转stop*/
lockf（stdout,1,0）;
Childprocess2iskilledbyparent!
lockf（stdout,0,0）;
}
else
wait_mark=1;
signal（16,stop）;
/*接收到软中断信号16，转stop*/
waiting（）;
lockf（stdout,1,0）;
printf（"
Childprocess1iskilledbyparent!
lockf（stdout,0,0）;
exit（0）;
return0;
voidwaiting（）
while（wait_mark!
=0）;
voidstop（）
wait_mark=0;
⒈参考程序段前面部分用了两个wait（0），它们起什么作用？
作用：
wait（0）函数作用是等待子进程结束，父进程有两个子进程，所以两个wait函数。
⒉参考程序段中每个进程退出时都用了语句exit（0），为什么？
是为了让子进程正常自我终止，正常退出。
⒊参考程序的运行结果是什么？
⒋参考程序是否符合实验要求？
为什么？
不符合。
原因：
p1,p2都会捕捉中断信号。
对于父进程，当它捕捉到中断信号时就会转向指定的函数stop（）；
函数，之后父进程被唤醒，从被中断处继续执行。
对于子进程，由于没有给它们指定的收到中断信号后的动作，就会执行默认的动作，结束自己。
所以当我们发出中断信号后，父进程按预计的方式正常执行，而p1,p2自己结束了自己，所以不会有预计的结果。
⒌参考程序该如何修改才能得到正确结果？
第一种方法：
在fork（）语句创建子进程之前捕捉中断信号，既signal（SIGINT,stop）;
。
第二种方法：
在每个子进程前添加忽略中断信号的语句，既signal（SIGINT,SI
G_IGN）;
第三种方法：
打开两个界面，一个界面正常编译，另一个界面执行：
ps-a
ps-a|grepa.out
kill-sINT11313
实验三内存管理
⒈了解虚拟存储技术的特点。
⒉掌握请求页式存储管理的页面置换算法。
3.了解页面大小和内存实际容量对命中率的影响。
分页存储管理将一个进程的逻辑地址空间分成若干大小相等的片，成为页面或页。
在进程运行过程中，若其所要访问的页面不在内存而需要把他们调入内存，但内存已无空闲时，为了保证该进程能正常运行，系统必须从内存中调出一页程序或数据，送磁盘的对换区中。
但应将哪个页面调出，须根据一定的算法来确定。
通常，把选择换出页面的算法称为页面置换算法（PageReplacementAlgorithm）。
一个好的页面置换算法，应具有较低的页面更换频率。
从理论上讲，应将那些以后不再会访问的页面换出，或将那些在较长时间内不会再访问的页面调出。
⒈最佳置换算法OPT（Optimal）
⒉先进先出页面置换算法FIFO
⒊最近最久未使用置换算法LRU
⒋最少访问页面置换算法LFU
⒌最近最不经常使用算法NUR
⒈带Linux操作系统的PC机。
⒉GCC编译器。
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：
●50%的指令是顺序执行的
●25%的指令是均匀分布在前地址部分
●25%的指令是均匀分布在后地址部分
具体的实施方法是：
●在【0,319】的指令地址之间随机选取一起点m；
●顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令；
●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’；
●顺序执行一条指令，其地址为m’+1；
●在后地址[m’+2,319]中随机选取一条指令并执行；
●重复上述步骤，直到执行320次指令。
2、将指令序列变换成为页地址流
设：
●页面大小为1K；
●用户内存容量为4页到32页；
●用户虚拟容量为32K。
在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚拟地址，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】）；
…
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。
●先进先出的算法（FIFO）；
●最近最少使用算法（LRU）；
●最佳淘汰算法（OPT）：
先淘汰最不常用的页地址；
其中OPT为选作内容。
命中率=1–页面时效次数/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。
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。
//****利用先进先出算法（FIFO）和最近最久未使用算法（LRU）****//
string.h>
#defineNULL_110000
constintty=320;
intd[320];
//指令序列
intpage[320];
//页地址流
intp[32];
//内存页面
intque;
//缺页次数
inttime[32];
//记录页面距离上次被访问的时间
voidcreat（intleng）//leng为内存页面数量
que=0;
leng;
p[i]=NULL_1;
//让内存页面置空
time[i]=0;
//******先进先出算法
voidFIFO（intleng）//leng为内存页面数量
inti,j,k;
intn;
//n为要被替换的页面号，按0,1,2...leng,0,1,2...leng循环变化
creat（leng）;
//初始化内存页面
n=0;
for（i=0;
ty;
k=0;
for（j=0;
j<
j++）
if（p[j]==NULL_1）
break;
elseif（p[j]==page[i]）//在内存中有该页
{
k=1;
break;
}
if（k==0）
que++;
p[n]=page[i];
n++;
if（n==leng）
n=0;
%-7.3f\t"
1-（float）que/ty）;
//******最近最久未使用算法
voidLRU（intleng）//leng为内存页面数量
inti,j,k;
inttmax;
//存time的最大值
intt;
//t为要被访问的页面号
creat（leng）;
k=0;
for（j=0;
if（p[j]==NULL_1）
elseif（p[j]==page[i]）//在内存中有该页
k=1;
t=j;
if（k==0）
tmax=time[0];
t=0;
j++）//查找最久没访问的页面号赋予t
if（tmax<
time[j]）
tmax=time[j];
t=j;
p[t]=page[i];
j++）//将每个页面time自增
time[j]++;
time[t]=0;
//将这次被访问的页面time清零
%-7.3f\t"
voidmain（）
intm,i;
srand（10*getpid（））;
//用来作为初始化随机数队列的"
种子"
m=（int）（（float）（ty-1）*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））;
//选0-319中一数
for（i=0;
i<
i+=4）//产生指令队列
d[i]=m;
//任选一指令访问点m
d[i+1]=d[i]+1;
//顺序执行一条指令m+1
d[i+2]=（int）（（float）d[i]*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））;
//执行前地址指令m'
即选择（0，m+1）之间的数
d[i+3]=d[i+2]+1;
//顺序执行一条指令
m=（int）（（float）（（ty-1）-d[i+2]）*（rand（）/（RAND_MAX+1.0）））+d[i+2];
//选（m'
+2,319）之间数
i++）//将指令序列变换成页地址流
page[i]=d[i]/10;
PAGE\tFIFO\tLRU\t\n"
for（i=4;
=32;
i++）//内存从4页到32页
%2d\t"
i）;
FIFO（i）;
LRU（i）;
程序运行结果：
⒈在内存页面较少（4~5个）的情况时，各种页面置换算法的命中率有何差别？
FIFO算法和LRU算法命中率都在55%左右，相差不大。
⒉在内存页面为7~12个页面时，各种页面置换算法的命中率有何差异？
FIFO算法命中率在59%-67%，LRU算法命中率在60%-70%之间，相对来说，最近最久未使用算法效率更好一些。
⒊在内存页面为25~32个页面时，各种页面置换算法的命中率有何差异？
两种算法命中率都在80%-90%之间，当内存中中页面数逐渐增加时，访问的都已装入内存，从而命中率都较大。
实验四文件系统
1、熟悉Linux文件系统的文件和目录结构，掌握Linux文件系统的基本特征。
2、掌握命令行方式下文件操作命令和程序中文件操作函数的使用方法。
3.、掌握Linux文件系统的加载和卸载方法。
1、带Linux操作系统的PC机
2、GCC编译器
1.熟悉Linux下的文件操作命令，如查看文件系统的分区和设备文件、查看文件系统目录结构、创建文件夹、复制文件、更改文件权限等，观察Linux文件系统的特点。
2.对比实验一的文件拷贝代码，利用不同的文件操作函数实现文件的输出和拷贝。
3.实现对光盘的加载和访问，然后卸载设备。
4.加载Windows文件系统，实现对Windows数据的访问和共享。
实验内容：
1.df:
查看文件系统的状态信息，显示各分区容量、硬盘占用空间、目前剩余空间及挂载点等信息
du:
统计目录或文件所占磁盘空间的大小
mkdir:
创建文件夹
cp:
复制文件
chmod:
更改文件权限
2.
（1）#include<
#include<
FILE*fp;
charch;
charfname[30];
Pleaseinputthefilename:
"
scanf（"
%s"
&
fname）;
fp=fopen（fname,"
r"
if（fp==NULL）
Can’topenthefile!
while（（ch=getc（fp））!
=EOF）
{putchar（ch）;
fclose（fp）;
（2）#include<
unistd>
FILE*fp=NULL;
FILE*fq=NULL;
fq=fopen（"
/root/c_code/test/t.c"
"
a"
fp=fopen（"
/etc/passwd"
）//打开文件
while（（ch=fgetc（fp））!
=EOF）
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