操作系统实验答案范本模板Word下载.docx
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#include〈stdio.h〉
intp1,p2，i；
if（p1=fork（））
for（i=0；
i<
500;
i++）
printf（”parent％d\n”，i）;
wait（0）;
/＊保证在子进程终止前，父进程不会终止＊/
exit（0）；
｝
if（p2=fork（））
{
500；
i++）
printf（”son％d\n"
i）；
wait（0）；
exit（0）;
/*向父进程信号0且该进程推出＊/
else
printf（“grandchild%d\n”,i）;
〈运行结果〉
parent….
son…
grandchild…
或grandchild
…son
…grandchild
…parent
分析：
由于函数printf（）输出的字符串之间不会被中断，因此,每个字符串内部的字符顺序输出时不变。
但是,由于进程并发执行时的调度顺序和父子进程的抢占处理机问题,输出字符串的顺序和先后随着执行的不同而发生变化。
这与打印单字符的结果相同.
〈程序2>
#include〈stdio.h>
{
intp1,p2,i;
｛
lockf（1,1,0）;
for（i=0;
printf（"
parent％d\n”,i）；
lockf（1，0,0）；
wait（0）;
/*保证在子进程终止前，父进程不会终止*/
exit（0）;
{
if（p2=fork（））
｛
lockf（1,1,0）；
i〈500;
printf（”son%d\n"
lockf（1,0,0）;
/＊保证在子进程终止前,父进程不会终止＊/
｝
｛
lockf（1，1,0）；
printf（”daughter%d\n”,i）；
lockf（1,0，0）;
exit（0）;
｝
}
运行结果〉
输出parent块,son块，grandchild块的顺序可能不同，但是每个块的输出过程不会被打断.
因为上述程序执行时，lockf（1，1，0）锁定标准输出设备，lockf（1,0,0）解锁标准输出设备，在lockf（1，1，0）与lockf（1,0，0）中间的for循环输出不会被中断，加锁与不加锁效果不相同.
3．软中断通信
任务1>
编制一段程序，使用系统调用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ctrl+c键）,当捕捉到中断信号后，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,输出以下信息后终止:
parentprocessiskilled!
〈程序流程图〉
〈程序〉
＃include<
h>
#include〈signal。
#include〈unistd.h>
voidwaiting（）,stop（），alarming（）；
intwait_mark；
intp1，p2;
if（p1=fork（））/＊创建子进程p1*/
{
if（p2=fork（））/*创建子进程p2*/
｛
wait_mark=1；
signal（SIGINT,stop）;
/＊接收到^c信号，转stop*/
signal（SIGALRM，alarming）；
/*接受SIGALRM
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*/
/＊同步＊/
wait（0）；
printf（”parentprocessiskilled!
\n”）;
wait_mark=1;
signal（17,stop）;
signal（SIGINT,SIG_IGN）；
/＊忽略^c信号＊/
while（wait_mark！
=0）;
printf（”childprocess2iskilledbyparent!
lockf（1,0，0）;
}
wait_mark=1;
signal（16,stop）;
signal（SIGINT,SIG_IGN）；
/*忽略^c信号＊/
while（wait_mark！
=0）
lockf（1,1，0）；
printf（”childprocess1iskilledbyparent!
\n"
）;
lockf（1，0，0）；
exit（0）；
voidwaiting（）
sleep（5）；
if（wait_mark!
kill（getpid（）,SIGALRM）；
voidalarming（）
wait_mark=0;
voidstop（）
wait_mark=0；
〈运行结果>
不做任何操作等待五秒钟父进程回在子进程县推出后退出，并打印退出的顺序；
或者点击ctrl+C后程序退出并打印退出的顺序.
任务2>
在上面的任务1中,增加语句signal（SIGINT,SIG_IGN）和语句signal（SIGQUIT，SIG_IGN），观察执行结果，并分析原因。
这里，signal（SIGINT，SIG_IGN）和signal（SIGQUIT，SIG_IGN）分别为忽略键信号以及忽略中断信号。
〈程序>
＃include〈signal.h>
unistd.h〉
intpid1,pid2；
intEndFlag=0；
intpf1=0;
intpf2=0；
voidIntDelete（）
kill（pid1，16）;
kill（pid2,17）；
voidInt1（）
printf（"
childprocess1iskilled！
byparent\n"
exit（0）；
voidInt2（）
printf（”childprocess2iskilled!
byparent\n”）；
intexitpid；
if（pid1=fork（））
if（pid2=fork（））
signal（SIGINT,IntDelete）;
waitpid（—1,＆exitpid,0）;
parentprocessiskilled\n"
}
else
｛
signal（SIGINT，SIG_IGN）;
signal（17，Int2）;
pause（）；
signal（16，Int1）；
pause（）;
请读者将上述程序输入计算机后,执行并观察。
3．进程的管道通信
〈任务〉
编制一段程序，实现进程的管道通信。
使用系统调用pipe（）建立一条管道线.两个子进程p1和p2分别向通道个写一句话：
child1processissendingmessage!
child2processissendingmessage！
而父进程则从管道中读出来自两个进程的信息，显示在屏幕上。
#include〈unistd.h>
#include〈signal。
＃include〈stdio。
intpid1,pid2；
main（）
{
intfd［2]；
charoutpipe［100］,inpipe[100]；
pipe（fd）;
/＊创建一个管道*/
while（（pid1=fork（））==—1）;
if（pid1==0）
lockf（fd［1］,1,0）;
sprintf（outpipe,”child1processissendingmessage！
"
）；
/＊把串放入数组outpipe中＊/
write（fd[1］,outpipe，50）；
/＊向管道写长为50字节的串*/
sleep（5）;
/＊自我阻塞5秒＊/
lockf（fd[1］,0，0）;
else
while（（pid2=fork（））==—1）；
if（pid2==0）
｛
lockf（fd[1］，1，0）;
/＊互斥＊/
sprintf（outpipe,”child2processissendingmessage！
write（fd［1]，outpipe,50）;
sleep（5）；
lockf（fd[1］，0,0）;
｛
wait（0）;
/*同步*/
read（fd[0］，inpipe，50）;
/*从管道中读长为50字节的串*/
％s\n”，inpipe）;
read（fd［0]，inpipe，50）；
printf（”％s\n”，inpipe）；
延迟5秒后显示:
再延迟5秒：
child2processissendingmessage！
分析〉
请读者自行完成。
思考>
1、程序中的sleep（5）起什么作用？
2、子进程1和2为什么也能对管道进行操作？
实验4指导
［实验内容]
1消息的创建,发送和接收
<
任务〉
使用系统调用msgget（），megsnd（），msgrev（）及msgctl（）编制一长度为1K的消息发送和接收的程序。
程序设计〉
（1）为了便于操作和观察结果,用一个程序为“引子”，先后fork（）两个子进程，SERVER和CLIENT，进行通信。
（2）SERVER端建立一个Key为75的消息队列，等待其他进程发来的消息。
当遇到类型为1的消息，则作为结束信号，取消该队列，并退出SERVER。
SERVER每接收到一个消息后显示一句“（server）received”。
（3）CLIENT端使用Key为75的消息队列，先后发送类型从10到1的消息，然后退出。
最后的一个消息,既是SERVER端需要的结束信号。
CLIENT每发送一条消息后显示一句“（client）sent”。
（4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束。
＃include<
stdio.h〉
＃include〈sys/types.h〉
#include〈sys/msg.h〉
#include〈sys/ipc.h〉
#defineMSGKEY75/*定义关键词MEGKEY*/
structmsgform/*消息结构*/
longmtype;
charmtexe[100］;
/＊文本长度*/
｝msg;
intmsgqid,i;
voidCLIENT（）
inti;
msgqid=msgget（MSGKEY，0777｜IPC_CREAT）;
for（i=10;
i〉=1;
i-—）
msg。
mtype=i;
printf（"
（client）sent\n”）；
msgsnd（msgqid,＆msg,1030，0）；
/＊发送消息msg入msgid消息队列*/
voidSERVER（）
/＊由关键字获得消息队列＊/
do
msgrcv（msgqid,＆msg，1030，0,0）;
/*从队列msgid接受消息msg＊/
printf（”（server）receive\n”）;
｝while（msg。
mtype!
=1）；
/＊消息类型为1时，释放队列＊/
msgctl（msgqid,IPC_RMID，0）；
if（fork（））
SERVER（）；
wait（0）；
elseCLIENT（）;
结果>
从理想的结果来说，应当是每当Client发送一个消息后,server接收该消息，Client再发送下一条.也就是说“（Client）sent”和“（server）received”的字样应该在屏幕上交替出现.实际的结果大多是，先由Client发送两条消息，然后Server接收一条消息.此后Client
Server交替发送和接收消息。
最后一次接收两条消息。
Client和Server分别发送和接收了10条消息，与预期设想一致
分析>
message的传送和控制并不保证完全同步，当一个程序不再激活状态的时候,它完全可能继续睡眠,造成上面现象，在多次sendmessage后才receivemessage。
这一点有助于理解消息转送的实现机理。
2.共享存储区的创建，附接和断接
使用系统调用shmget（），sgmat（），smgdt（），shmctl（）编制一个与上述功能相同的程序.
（1）为了便于操作和观察结果，用一个程序为“引子”，先后fork（）两个子进程,SERVER和CLIENT，进行通信。
（2）SERVER端建立一个KEY为75的共享区,并将第一个字节置为—1.作为数据空的标志。
等待其他进程发来的消息。
当该字节的值发生变化时,表示收到了该消息,进行处理.然后再次把它的值设为—1.如果遇到的值为0，则视为结束信号，取消该队列，并退出SERVER.SERVER每接收到一次数据后显示”（server）received”。
（3）CLIENT端建立一个为75的共享区,当共享取得第一个字节为—1时,Server端空闲，可发送请求。
CLIENT随即填入9到0.期间等待Server端再次空闲.进行完这些操作后，CLIENT退出。
CLIENT每发送一次数据后显示"
（client）sent”.
（4）父进程在SERVER和CLIENT均退出后结束.
#include〈sys/types。
＃include〈sys/msg。
#include〈sys/ipc。
＃defineSHMKEY75/＊定义共享区关键词＊/
intshmid,i;
int＊addr；
CLIENT（）
shmid=shmget（SHMKEY,1024,0777｜IPC_CREAT）；
/＊获取共享区，长度1024，关键词SHMKEY*/
addr=shmat（shmid，0，0）；
/＊共享区起始地址为addr*/
for（i=9;
i〉=0；
i-—）
{
while（*addr!
=-1）;
（client）sent\n”）;
/＊打印（client）sent＊/
*addr=i;
/＊把i赋给addr*/
}
SERVER（）
｛
do
while（*addr==—1）；
（server）received\n%d”,*addr）；
/＊服务进程使用共享区*/
if（＊addr!
＊addr=—1;
｝while（＊addr）；
shmctl（shmid，IPC_RMID，0）;
main（）
shmid=shmget（SHMKEY,1024,0777|IPC_CREAT）；
/＊创建共享区*/
addr=shmat（shmid，0,0）;
*addr=—1；
if（fork（））
SERVER（）;
CLIENT（）;
〈结果〉
运行的结果和预想的完全一样。
但在运行的过程中，发现每当client发送一次数据后，server要等大约0。
1秒才有响应。
同样,之后client又需要等待大约0.1秒才发送下一个数据。
出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题.当client端发送了数据后,并没有任何措施通知server端数据已经发出，需要由client的查询才能感知。
此时,client端并没有放弃系统的控制权,仍然占用CPU的时间片。
只有当系统进行调度时,切换到了server进程,再进行应答。
这个问题，也同样存在于server端到client的应答过程之中。
3比较两种消息通信机制中的数据传输的时间
由于两种机制实现的机理和用处都不一样，难以直接进行时间上的比较。
如果比较其性能，应更加全面的分析。
（1）消息队列的建立比共享区的设立消耗的资源少。
前者只是一个软件上设定的问题，后者需要对硬件操作，实现内存的映像，当然控制起来比前者复杂。
如果每次都重新进行队列或共享的建立，共享区的设立没有什么优势。
（2）当消息队列和共享区建立好后,共享区的数据传输,受到了系统硬件的支持，不耗费多余的资源；
而消息传递，由软件进行控制和实现,需要消耗一定的CPU资源。
从这个意义上讲，共享区更适合频繁和大量的数据传输。
（3）消息的传递,自身就带有同步的控制。
当等到消息的时候，进程进入睡眠状态,不再消耗CPU资源。
而共享队列如果不借助其他机制进行同步，接受数据的一方必须进行不断的查询，白白浪费了大量的CPU资源.可见消息方式的使用更加灵活。
实验5指导
设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下列算法计算访问命中率。
（1）进先出的算法（FIFO）
（2）最近最少使用的算法（LRU）
（3）最佳淘汰算法（OPT）
（4）最少访问页面算法（LFU）
（5）最近最不经常使用算法（NUR）
命中率=（1-页面失效次数）/页地址流长度
本实验的程序设计基本上按照实验内容进行.即首先用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.相关定义如下：
1数据结构
（1）页面类型
typedefstruct{
intpn,pfn,counter，time;
}pl-type;
其中pn为页号，pfn为面号,counter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_struct[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,
*busypf_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。
（3）VoidLRU（）：
计算使用LRU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[total_instruction］:
指令流数据组。
（2）intpage［total_instruction］：
每条指令所属的页
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