操作系统课程设计.docx
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操作系统课程设计
操作系统课程设计
学院名称：
信息科学与工程学院
专业班级：
信息管理与信息系统08-2
姓名：
学号：
2010年12月28日
1、进程调度算法的模拟—————————————3
1.1设计目的——————————————————3
1.2任务及要求—————————————————3
1.3算法及数据结构———————————————4
1.4实验结果及分析———————————————16
1.5实验总结——————————————————21
2、银行家算法的模拟——————————————22
2.1设计目的——————————————————22
2.2任务及要求—————————————————22
2.3算法及数据结构———————————————22
2.4实验结果及分析———————————————33
2.5实验总结——————————————————36
3、磁盘调度算法的模拟—————————————37
3.1设计目的——————————————————37
3.2任务及要求—————————————————37
3.3算法及数据结构———————————————37
3.4实验结果及分析———————————————53
3.5实验总结——————————————————57
4、课程设计总结—————————————————58
进程调度算法的模拟
1设计目的
同时通过用C语言编程实现进程调度的算法，更好地掌握操作系统的原理及实现方法
2任务及要求
2.1用语言来实现对n个进程采用不同调度算法的进程调度。
2.2．每个用来标识进程的进程控制块PCB用结构来描述，包括以下字段：
（1）进程编号ID，其中0为闲逛进程，用户进程的标识数为1，2，3…。
（2）进程优先级Priority，闲逛进程（idle）的优先级为0，用户进程的优先级大于0，且随机产生，优先数越大，优先级越高。
（3）进程占用的CPU时间CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4。
（4）进程总共需要运行时间Alltime，利用随机函数产生。
（5）进程状态，0：
就绪态；1：
运行态；2：
阻塞态。
（6）队列指针next，用来将多个进程控制块PCB链接为队列。
2.3．优先数改变的原则
（1）进程在就绪队列中每呆一个时间片，优先数增加1。
（2）进程每运行一个时间片，优先数减3。
2.4．在调度前，系统中拥有的进程数PCB_number由键盘输入，经初始化后，所有的进程控制块PCB链接成就绪队列。
3算法及数据结构
3.1算法的整体思想
对于先到先服务算法，只需要给定每个进程的进程号，然后依次顺序执行就可以了。
对于SJF（最短作业优先）调度算法需要判断作业的alltime时间，alltime最小的最先执行，依次按照时间的从小到大执行进程。
对于优先度调度算法，需要先判断优先度的大小，优先度最大的先执行，进程运行完毕以后，按照优先数的改变的原则进行改变，然后继续判断所有的优先数的大小，依旧是优先数最大的先执行，直到执行完毕。
对于RR时间片轮转调度算法，需要依次执行时间片用完即阻塞，转交给下一个进程执行，直到所有进程运行完毕。
3.2先到先服务（FCFS）算法模块
3.2.1功能
模拟进程的先到先服务调度算法，按照进程编号依次运行。
3.2.2数据结构
voidFCFS（）
3.2.3算法
voidFCFS（）
{
inti=1;
PCB*p,*temp;
while（IsAllFinish（）==false）
{
for（p=head->next;p!
=NULL;p=p->next）//寻找状态为ready的第一个进程
{
if（p->status==ready）
{
temp=p;
break;
}
}
if（p==NULL）
return;
for（p=temp->next;p!
=NULL;p=p->next）//寻找到达时间最短的进程
{
if（p->status==ready）
{
if（p->arrive_timearrive_time）
temp=p;
else
if（p->arrive_time==temp->arrive_time）
{
if（p->priority>temp->priority）
temp=p;
}
}
}
temp->status=running;
temp->cpu_time=temp->all_time;
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
temp->status=finish;
}
}
3.3最短作业优先（SJF）算法模块
3.3.1功能
将每个进程与其下一个CPU区间段相关联。
当CPU为可用时，它会赋给具有最短后续CPU区间的进程。
如果两个进程具有同样长度的CPU区间，那么可以使用FCFS调度来处理
3.3.2数据结构
voidSJF（）
3.3.3算法
voidSJF（）
{
inti=1;
PCB*p,*temp;
temp=head->next;
for（p=temp->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->arrive_timearrive_time）
temp=p;
elseif（p->arrive_time==temp->arrive_time）
{
if（p->priority>temp->priority）
temp=p;
}
}
temp->status=running;
temp->cpu_time=temp->all_time;
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
temp->status=finish;
while（IsAllFinish（）==false）
{
for（p=head->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->status==ready）
{
temp=p;
break;
}
}
if（p==NULL）
return;
for（p=temp->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->status==ready）
{
if（p->all_timeall_time）
temp=p;
elseif（p->all_time==temp->all_time）
{
if（p->priority>temp->priority）
temp=p;
}
}
}
temp->status=running;
temp->cpu_time=temp->all_time;
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
temp->status=finish;
}
}
3.4优先级调度算法模块
3.4.1功能
1.每个进程被赋予一个优先级数字（优先权）
2.CPU分配给优先权高的进程（优先级数字越小，则优先权越大）
3.4.2数据结构
voidPS（）
3.4.3算法
voidPS（）
{
inti=1;
PCB*p,*temp;
temp=head->next;
for（p=temp->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->arrive_timearrive_time）
temp=p;
elseif（p->arrive_time==temp->arrive_time）
{
if（p->priority>temp->priority）
temp=p;
}
}
temp->status=running;
temp->cpu_time=temp->all_time;
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
temp->status=finish;
while（IsAllFinish（）==false）
{
for（p=head->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->status==ready）
{
temp=p;
break;
}
}
if（p==NULL）
return;
for（p=temp->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->status==ready）
{
if（p->priority>temp->priority）
temp=p;
else
if（p->priority==temp->priority）
{
if（p->arrive_timearrive_time）
temp=p;
}
}
}
temp->status=running;
temp->cpu_time=temp->all_time;
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
temp->status=finish;
}
}
3.5时间片段轮转算法模块
3.5.1功能
如果就绪队列中有n个进程，且时间片为q，则每个进程会得到1/n的CPU时间，每个长度不超过q时间单元。
每个进程必须等待CPU的时间不会超过（n-1）q个时间单元，直到它的下一个时间片为止
3.5.2数据结构
voidRR（）
3.5.3算法
voidRR（）
{
inti=1;
PCB*p,*temp;
while（IsAllFinish（）==false）
{
for（p=head->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
if（p->status==ready）
{
if（p->cpu_time+4<=p->all_time）
p->cpu_time+=4;
else
p->cpu_time=p->all_time;
p->status=running;
p->priority-=3;
for（temp=head->next;temp!
=NULL;temp=temp->next）
{
if（temp->status==ready）
p->priority+=1;
}
printf（"\n第%d步:
\n\n",i++）;
output（）;
if（p->cpu_time==p->all_time）
p->status=finish;
else
p->status=ready;
}
}
}
}
3.6主函数模块
3.6.1功能
用于程序与用户的交互操作，由用户选择模拟实验的算法，并执行相应的算法
3.6.2数据结构
voidmain（）
3.6.3算法
voidmain（）
{
printf（"*********选择调度算法**************\n"）;
printf（"***********************************\n"）;
printf（"**1、先到先服务***\n"）;
printf（"**2、最短作业优先调度***\n"）;
printf（"**3、优先级调度***\n"）;
printf（"**4、轮转法调度***\n"）;
printf（"**0、推出***\n"）;
printf（"***********************************\n"）;
intflag;
PCB*p;
printf（"请选择：
"）;
scanf（"%d",&flag）;
while（flag>=1&&flag<=4）
{
createProcess（）;
if（flag==4）
{
for（p=head->next;p!
=NULL;p=p->next）
{
p->all_time-=18;
p->arrive_time=0;
}
}
output（）;
switch（flag）
{
case1:
FCFS（）;
break;
case2:
SJF（）;
break;
case3:
PS（）;
break;
case4:
RR（）;
break;
}
release（）;
printf（"\n\n"）;
printf（"***********************************\n"）;
printf（"**1、先到先服务***\n"）;
printf（"**2、最短作业优先调度***\n"）;
printf（"**3、优先级调度***\n"）;
printf（"**4、轮转法调度***\n"）;
printf（"**0、推出***\n"）;
printf（"***********************************\n"）;
printf（"请选择：
"）;
scanf（"%d",&flag）;
}
}
4实验结果及分析
4.1先到先服务（FCFS）算法演示
4.2最短作业优先调度（SJF）算法演示
4.3优先级调度算法演示
4.4轮转法调度（RR）算法演示
5实验总结
通过本次进程调度算法实验，加深了我对计算机进程调度算法的了解，掌握了如何利用进程调度算法解决一些实际问题。
实验中遇到的问题，通过查阅资料、询问老师顺利解决。
通过这次的课程设计，使我的理论知识更加的牢固，更好的掌握了计算机进程调度算法。
银行家算法的模拟
1实验目的
银行家算法是避免死锁的一种重要方法。
通过编写一个模拟动态资源分配的银行家算法程序，进一步深入理解死锁、产生死锁的必要条件、安全状态等重要概念，并掌握避免死锁的具体实施方法
2任务及要求
编程序模拟银行家算法,要求能体现算法的全过程
3算法及数据结构
3.1算法的整体思想
银行家算法又称“资源分配拒绝”法，其基本思想是，系统中的所有进程放入进程集合，在安全状态下系统受到进程的请求后试探性的把资源分配给他，现在系统将剩下的资源和进程集合中其他进程还需要的资源数做比较，找出剩余资源能满足最大需求量的进程，从而保证进程运行完成后还回全部资源。
这时系统将该进程从进程集合中将其清除。
此时系统中的资源就更多了。
反复执行上面的步骤，最后检查进程的集合为空时就表明本次申请可行，系统处于安全状态，可以实施本次分配，否则，只要进程集合非空，系统便处于不安全状态，本次不能分配给他。
请进程等待
3.2主函数模块
3.2.1功能
用于程序与用户的交互操作，由用户选择模拟实验的算法，并执行相应的算法
3.2.2数据结构
voidmain（）
3.2.3算法
voidmain（）
{inti,j;
inputdata（）;
for（i=0;i{j=chksec（i）;
if（j==0）break;
}
if（i>=M）
cout<<"错误提示：
经安全性检查发现，系统的初始状态不安全！
！
！
\n"<else
{cout<<"提示：
经安全性检查发现，系统的初始状态安全！
"<bank（）;
}
}
3.3数据输入模块
3.3.1功能
系统由此输入数据，并检测输入的数据是否超过了系统最大的进程数或最大数据种类。
3.3.2数据结构
voidinputdata（）
3.3.3算法
voidinputdata（）
{inti=0,j=0,p;
cout<<"请输入总进程数:
"<do{
cin>>M;
if（M>W）cout<"<}while（M>W）;
cout<cout<<"请输入资源的种类数:
"<do{cin>>N;
if（N>R）
cout<"<R）;
cout<cout<<"请依次输入各类资源的总数量，即设置向量all_resource:
"<for（i=0;i>ALL_RESOURCE[i];
cout<cout<<"请依次输入各进程所需要的最大资源数量，即设置矩阵max:
"<for（i=0;i{
for（j=0;j{
do{cin>>MAX[i][j];
if（MAX[i][j]>ALL_RESOURCE[j]）
cout<"<ALL_RESOURCE[j]）;
}
}
cout<cout<<"请依次输入各进程已经占据的各类资源数量，即设置矩阵allocation:
"<for（i=0;i{
for（j=0;j{
do{cin>>ALLOCATION[i][j];
if（ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]）
cout<"<}while（ALLOCATION[i][j]>MAX[i][j]）;
}
}
cout<for（i=0;ifor（j=0;jNEED[i][j]=MAX[i][j]-ALLOCATION[i][j];
for（j=0;j{p=ALL_RESOURCE[j];
for（i=0;i{p=p-ALLOCATION[i][j];
AVAILABLE[j]=p;
if（AVAILABLE[j]<0）
AVAILABLE[j]=0;
}
}
}
3.4数据显示模块
3.4.1功能
显示系统运行过程中数据的变化，并显示出系统所需数据。
3.4.2数据结构
voidshowdata（）
3.4.3算法
voidshowdata（）
{inti,j;
cout<<"各种资源的总数量，即向量all_resource为:
"<cout<<"";
for（j=0;jcout<<"资源"<"<cout<cout<<"当前系统中各类资源的可用数量，即向量available为:
"<cout<<"";
for（j=0;jcout<<"资源"<"<cout<cout<<"各进程还需要的资源数量，即矩阵need为:
"<for（i=0;i{cout<<"进程P"<";
for（j=0;jcout<cout<}
cout<cout<<"各进程已经得到的资源量，即矩阵allocation为:
"<for（i=0;i{cout<<"进程P"<";
for（j=0;jcout<cout<}cout<}
3.5安全检查模块
3.5.1功能
检测系统的运行过程中系统是否安全。
3.5.2数据结构
intchksec（ints）
3.5.3算法
intchksec（ints）
{
intWORK,FINISH[W];
inti,j,k=0;
for（i=0;iFINISH[i]=FALSE;
for（j=0;j{
WORK=AVAILABLE[j];
i=s;
do
{
if（FINISH[i]==FALSE&&NEED[i][j]<=WORK）
{
WORK=WORK+ALLOCATION[i][j];
FINISH[i]=TRUE;
i=0;
}
else
{i++;
}
}
while（ifor（i=0;iif（FINISH[i]==FALSE）
{return1;
}
}return0;
}
3.6资源检测模块
3.6.1
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