安徽大学操作系统实验指导周爱武.docx
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安徽大学操作系统实验指导周爱武
操作系统实验指导
实验计划及实验项目
操作系统实验课程计划学时36学时，1学分，下表列出实验项目，其中必做实验24学时，选做实验12学时（从24学时的可选做实验项目中任选12学时）。
序号
名称
类型
开出
要求
目的要求
人∕组
学时
1
进程调度模拟实验
基础
必做
1．熟悉进程控制块的作用和实现技术；
2．熟悉操作系统的进程调度算法及实现方法。
1
6
2
作业调度模拟实验
基础
选做
1．熟悉作业控制块的作用和实现技术；
2．熟悉操作系统的作业调度算法及实现方法。
1
6
3
存储器管理实验
综合
必做
1．理解分区式存储管理的基本原理
2．熟悉分区分配和回收算法
1
6
4
虚拟存储器管理实验
验证
必做
1．理解页式虚拟存储管理的基本原理
2．熟悉常用的页面置换算法
1
6
5
文件管理实验
设计
选做
1．模拟文件系统的基本功能
2．了解文件系统的基本结构和文件管理方法
3-4
12
6
操作系统接口实验
验证
选做
1．熟悉操作系统的用户接口。
2．利用汇编语言编程进行系统功能调用。
1
6
7
银行家算法实验
验证
必做
1．了解死锁的产生和避免的办法
2．编程实现银行家算法，并设计实验数据验证其避免死锁的资源分配策略。
1
6
一、操作系统接口实验
实验目的
熟悉操作系统的命令接口、图形接口和程序接口。
实验内容
▪UNIX或LINUX环境：
✧熟悉开机登录进入系统、退出系统的过程。
✧使用UNIX或LINUX常用命令以及图形化接口X-Windows。
✧使用C语言编制一个小程序，使其可以通过某个系统调用来获得操作系统的服务。
▪Windows环境：
✧熟悉开机登录进入系统、退出系统的过程。
✧熟悉使用命方式启动应用程序的过程、熟悉Windows图形用户接口。
✧编程实现一个操作系统的简单命令解释程序。
✧使用汇编语言编制一个小程序，使其可以通过某些系统调用来获得操作系统的服务。
实验分析和思考
▪操作系统向用户提供的各种接口分别适用于什么场合？
实验学时安排
6学时，在第一章学习完之后可以进行。
（选做）
实验题目
（1）命令接口实验
利用操作系统的用户接口编写程序实现一个操作系统的简单shell程序，实现对一些简单命令的解释执行。
具体内容包括：
✧查阅相关函数system（cmd）的调用方法，掌握它的用法；
✧掌握操作系统用户接口的使用方法；
✧编写主函数，实现一个微型命令解释程序，该程序可以接受并解释以下命令：
⏹dir列出当前目录
⏹copyfile1file2拷贝文件
⏹delfilename删除文件
⏹echostring显示字符串
⏹exit结束、退出
（2）程序接口实验
使用DOS系统功能调用进行编程，实现文件操作。
（在DOS下用3ch号功能创建一个文件，3dh号功能打开一个文件，3eh好功能关闭一个文件，3fh号功能读文件，40h号功能写文件。
windows下用CreatFile创建一个文件，CloseHandle关闭文件，WriteFile写文件OpenFile打开文件，还有很多文件操作的api，可以查阅资料）
【示例1】用汇编语言编程把输入的信息写到txt文件中。
DATA SEGMENT
BUFFER DB 'ABCDEF'
FILENAME DB 'A.TXT'
EMSG DB 'ERROR!
','$'
DATA ENDS
STACK1 SEGMENT PARA STACK
DW 20H DUP（0）
STACK1 ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME DS:
DATA,SS:
STACK1,CS:
CODE
START:
MOV AX,DATA
MOV DS,AX
MOV AH,3CH ;3CH号功能，创建文件，也可以用5BH号功能
MOV CX,0 ;文件属性
LEA DX,FILENAME
INT 21H
JZ ERROR ;若CF=1则出错处理
MOV BX,AX ;AX中为文件句柄
MOV CX,6 ;要写的字节数
LEA DX,BUFFER
MOV AH,40H ;40H好功能调用，写文件
INT 21H
JMP END0
ERROR:
MOV AH,9
LEA DX,EMSG
INT 21H
END0:
MOV AH,4CH
INT 21H
CODE ENDS
END START
改进要求：
1）文件未关闭，请在合适位置增加关闭文件功能；
2）文件名改为从键盘输入；
3）字符串从键盘输入；
【示例2】将文本文件内容读入内存并显示在屏幕上。
比如此文本文件叫做test.txt，内容是：
（两行）
1234
56789
DSEGSEGMENT;数据段：
在此处添加程序所需的数据
PATHNM1DB'D:
/TEST.TXT'
BUFFER1DB100DUP（?
）
DSEGENDS
CSEGSEGMENT
assumecs:
CSEG,ds:
DSEG
START:
movax,dseg
movds,ax
;打开文件TEST.TXT
MOVAH,3DH
LEADX,PATHNM1
MOVAL,2
INT21H
;读取文件内容，存入BUFFER1
LEADX,BUFFER1
MOVBX,AX
MOVCX,100
MOVAH,3FH
INT21H
;显示BUFFER1中的内容
MOVCX,AX
LEASI,BUFFER1
NEXT:
MOVDL,[SI]
MOVAH,2
INT21H
INCSI
LOOPNEXT
;关闭文件
MOVAH,3EH
INT21H
;按任意键退出
movah,1
int21h
movax,4c00h;程序结束，返回到操作系统系统
int21h
CSEGENDS
ENDSTART
改进要求：
1）文件名改为从键盘输入；
2）字符串写入另一文件；
二、作业调度模拟实验
实验目的
用高级语言编写和调试一个或多个作业调度的模拟程序，以加深对作业调度算法的理解。
实验内容
为单道批处理系统设计一个作业调度程序。
说明：
由于在单道批处理系统中，作业一投入运行，它就占有计算机的一切资源直到作业完成为止，因此调度作业时不必考虑它所需要的资源是否得到满足，它所占用的CPU时限等因素。
作业调度算法：
✧先来先服务（FCFS）调度算法，即按作业提交的先后次序进行调度,总是首先调度在系统中等待时间最长的作业。
✧短作业优先调度算法；
✧响应比搞着优先调度算法；
每个作业由一个作业控制块JCB表示，JCB可以包含如下信息：
作业名、提交时间、所需的运行时间、所需的资源、作业状态、链指针等等。
作业的状态可以是等待W（Wait）、运行R（Run）和完成F（Finish）三种状态之一。
每个作业的最初状态总是等待W。
各个等待的作业按照提交时刻的先后次序排队，总是首先调度等待队列中队首的作业。
每个作业完成后要打印该作业的开始运行时刻、完成时刻、周转时间和带权周转时间，这一组作业完成后要计算并打印这组作业的平均周转时间、带权平均周转时间。
调度算法的流程图如下:
实验分析和思考
▪什么类型的操作系统必须具有作业调度功能？
▪作业调度算法性能如何衡量？
▪多道批处理系统作业调度要考虑哪些因素？
实验学时安排
6学时，在调度与死锁内容学习之后进行。
（选做）
三、银行家算法实验
实验目的
通过对银行家算法的模拟加深对死锁概念的认识，掌握解决死锁问题的方法。
实验内容
用C语言、Pascal语言或其他开发工具实现银行家算法模拟程序，输入系统资源配置情况、进程资源最大需求、占用情况后，能够判断系统是否安全，对某进程的一次资源请求，能够决定是否实施分配。
算法具体内容参见《计算机操作系统》教材。
实验分析和思考
▪产生死锁的四个必要条件是什么？
▪解决死锁问题的方法有哪些？
▪银行家算法是如何解决死锁问题的？
实验学时安排
6学时，在调度与死锁内容学习之后进行。
（必做）
四、进程调度模拟实验
实验目的
通过对进程调度算法的模拟加深对进程概念和进程调度过程的理解。
实验内容
▪用C语言或Pascal语言实现对N（N=5）个进程的调度模拟，要求至少采用两种不同的调度算法（如简单轮转法RoundRobin和优先权高者优先算法HighestPriorityFirst），分别进行模拟调度。
▪每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构（记录）来描述，根据需要，它包括以下字段：
✧进程标识数ID。
✧进程优先数Priority，并规定优先数越大的进程，其优先权越高。
采用简单轮转法时该字段无用。
✧进程已经占用的CPU时间CPUTIME。
✧进程还需占用的CPU时间ALLTIME。
当进程运行完毕时，ALLTIME变为0。
✧进程的阻塞时间STARTBLOCK，表示当进程再运行STARTBLOCK个时间片后，进程将进入阻塞状态。
✧进程被阻塞的时间BLOCKTIME，表示已经阻塞的进程再等待BLOCKTIME格时间片后，将转换成就绪状态。
✧进程状态STATE。
✧队列指针NEXT，用来将PCB排成队列。
▪优先数改变的原则（采用简单轮转法时该字段无用）：
✧进程在就绪队列中等待一个时间片，优先数增加1；
✧进程每运行一个时间片，优先数减3。
▪假设在进行调度前，系统中有5个进程，它们的初始状态可以编程输入（更具有灵活性），例如可以初始化为如下内容：
ID
PRIORITY
CPUTIME
ALLTIME
STARTBLOCK
BLOCKTIME
STATE
0
9
0
3
2
3
READY
1
38
0
3
-1
0
READY
2
30
0
6
-1
0
READY
3
29
0
3
-1
0
READY
4
0
0
4
-1
0
READY
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