实验指导.docx
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实验指导
◎<实验一、进程间的通信>
◎<实验二、进程的调度>
◎<实验三、访问一个进程的内存空间>
◎<实验四、读FAT32中的文件>
一、 实验环境
1、 实验环境一：
Windows平台
● 硬件平台：
普通PC机硬件环境；
● 操作系统：
Windows9x/2000/XP/ME
● 编译环境：
任意开发工具，如VC++,VB等；
2、 实验环境二：
JVM平台
● 硬件平台：
普通PC机硬件环境；
● 操作系统：
Windows9x/2000/XP/ME
● 编译环境：
JDK1.2以上或JBuilder6以上版本或其它JAVA环境；
3、 实验环境三：
Linux平台
● 硬件平台：
普通PC机硬件环境；
● 操作系统：
Linux环境，例如，红旗Linux或RedHatLinux；启动管理器使用lilo。
● 编译环境：
伴随着操作系统的默认gcc环境；
● 工作源码环境：
一个调试的内核源码，版本不低于2.4.9
二、实验报告总体要求
每次实验完成后两周内，必须提交实验报告。
实验报告至少要求包含以下内容：
✓ 1、引言：
概述本文所讨论的问题，工作步骤，结果，以及结果、发现的意义。
✓ 2、问题提出：
叙述本文要解决什么问题。
注意不可以抄写本实验报告中的表述，要用自己的话重新组织我们这里所提出的问题。
✓ 3、解决方案：
叙述如何解决自己上面提出的问题，可以用小标题3.1,3.2…等分开。
这是本文的关键部分，请尽量展开来写。
注意，这部分是本文的基本分的部分。
这部分不完成，本课程设计不会及格。
✓ 4、实验结果：
按照自己的解决方案，有哪些结果。
结果有异常吗？
能解释一下这些结果吗？
同别人的结果比较过吗？
注意，这部分是本文出彩的地方。
本课程设计要得高分，应该在这部分下功夫。
✓ 5、结束语：
小结并叙述本次课程设计的经验、教训、体会、难点、收获、为解决的问题、新的疑惑等。
✓ 附录：
加了注释的程序清单，注释行数目至少同源程序行数目比1：
2，即10行源程序，至少要给出5行注释。
实验一、进程间的通信
实验环境：
实验环境一：
Windows平台
实验时间：
6小时
实验目的：
初步了解windows环境下进程间通信的机制，了解消息通信和共享内存通信的原理，并利用win32API函数编写实例程序。
实验目标：
编制两个程序P1、P2。
当这程序P1运行后，它创建一个子进程P2（也就是在P1中调用P2）,其中P1是父进程，P2由P1创建，是P1的子进程。
P1提供一个输入界面，读入用户输入的字符。
用户每输入一行字符，P1首先把这行字符存放到和P2共享的一个内存缓冲区中，然后通过消息通知P2（消息需要自己定义）。
P2则提供一个显示界面，在每接受到P1的一个消息后，首先从缓冲区中读入数据，然后进行显示，并发给P1一个消息，告诉P1数据已经处理完毕。
P1在接受到P2发送来的消息后，提示用户。
依次类推。
背景知识：
本实验需要用到的主要函数如下：
1.BOOLCreateProcess（
LPCTSTRlpApplicationName, //nameofexecutablemodule
LPTSTRlpCommandLine, //commandlinestring
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpProcessAttributes,//SD
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes, //SD
BOOLbInheritHandles, //handleinheritanceoption
DWORDdwCreationFlags, //creationflags
LPVOIDlpEnvironment, //newenvironmentblock
LPCTSTRlpCurrentDirectory, //currentdirectoryname
LPSTARTUPINFOlpStartupInfo, //startupinformation
LPPROCESS_INFORMATIONlpProcessInformation//processinformation
）;
2.HANDLECreateFileMapping（
HANDLEhFile, //handletofile
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpAttributes,//security
DWORDflProtect, //protection
DWORDdwMaximumSizeHigh, //high-orderDWORDofsize
DWORDdwMaximumSizeLow, //low-orderDWORDofsize
LPCTSTRlpName //objectname
）;
3.HANDLEOpenFileMapping（
DWORDdwDesiredAccess, //accessmode
BOOLbInheritHandle, //inheritflag
LPCTSTRlpName //objectname
）;
4.BOOLFlushViewOfFile（
LPCVOIDlpBaseAddress, //startingaddress
SIZE_TdwNumberOfBytesToFlush //numberofbytesinrange
）;
5.BOOLUnmapViewOfFile（
LPCVOIDlpBaseAddress //startingaddress
）;
6.LRESULTSendMessage（
HWNDhWnd, //handletodestinationwindow
UINTMsg, //message
WPARAMwParam, //firstmessageparameter
LPARAMlParam //secondmessageparameter
）;
7.BOOLGetMessage（
LPMSGlpMsg, //messageinformation
HWNDhWnd, //handletowindow
UINTwMsgFilterMin, //firstmessage
UINTwMsgFilterMax //lastmessage
）;
实验步骤：
1、查看MSDN，寻找相关函数的说明，学习使用方法。
2、如何编写代码实现程序P1和P2？
实验报告：
实验二、进程的调度（模拟）
实验环境：
实验环境一：
Windows平台
实验时间：
4小时
实验目的：
初步了解进程的调度机制，掌握短作业优先算法、时间片轮转算法（RR）和优先数算法，并理解响应时间和周转时间的意义。
实验目标：
模拟短作业优先算法、时间片轮转算法（RR）和优先数算法的执行情况，并动态画出其进程执行的Grant图，计算以上算法的每个进程的响应时间和周转时间。
实验步骤：
1、需要模拟执行的进程序列如下：
进程名
到达时间
运行时间
优先数
P1
0
7
5
P2
1
1
1
P3
1
3
4
P4
2
5
3
P5
4
4
2
假设：
优先数越小优先级越高；所有进程都是纯CPU型进程。
请把上表的数据按照你自己设计的格式存为一个文本文件JOB1.TXT。
2、编写一个模拟程序，可以读入文本文件JOB1.TXT中描述的进程序列，然后模拟短作业优先算法、时间片轮转算法（RR）和优先数算法的执行情况，并动态画出其进程执行的Grant图，计算以上算法的每个进程的响应时间和周转时间。
3、读入文本文件JOB1.TXT中描述的进程序列，按照短作业优先算法执行程序。
4、按照时间片轮转算法执行程序时间片大小分布为1、2和3。
5、按照优先数算法执行程序。
实验结果：
实验步骤1：
文本文件的格式是：
实验步骤3的执行结果是：
实验步骤4的执行结果是：
实验步骤5的执行结果是：
思考题
1、根据实验步骤4的结果，谈谈时间片的大小对响应时间和周转时间的影响。
2、根据实验步骤3的结果，如果所有的进程不是纯CPU型进程，而是I/O型进程，那么调度会有什么不同？
实验报告：
实验三、访问一个进程的内存空间
实验环境：
实验环境一：
Windows98平台
实验时间：
4小时
实验目的：
初步了解win98环境下内存的使用情况，通过使用win32下API函数编写系统程序。
实验目标：
编制一个程序实现对系统中一个进程（kernel32.dll）的内存空间访问。
背景知识：
在WIN32中，每个应用程序都可“看见”4GB的线性地址空间，其中最开始的4MB和最后的2GB由操作系统保留，剩下不足2GB的空间用于应用程序私有空间。
具体分配如下：
0xFFFFFFFF-0xC0000000的1GB用于VxD、存储器管理和文件系统；
0xBFFFFFFF-0x80000000的1GB用于共享的WIN32DLL、存储器映射文件和共享存储区；
0x7FFFFFFF-0x00400000为每个进程的WIN32专用地址；
0x003FFFFF-0x00001000为MS-DOS和WIN16应用程序；
0x00000FFF-0x00000000为防止使用空指针的4,096字节。
以上都是指逻辑地址，也就是虚拟内存。
在WIN32中每页大小为4,096字节。
通过使用硬件地址映射和页表，WIN32可使虚拟内存即有好的性能而且还提供保护。
操作系统为每个进程提供独立的从逻辑地址到物理地址的映射，使每个进程的地址空间对另一个进程完全不可见。
WIN32中也提供了一些访问进程内存空间的函数，但使用时要谨慎，一不小心就有可能破坏被访问的进程。
ReadProcessMemory读另一个进程的内存，原形如下：
BOOLReadProcessMemory（
HANDLEhProcess, //被读取进程的句柄；
LPCVOIDlpBaseAddress, //读的起始地址；
LPVOIDlpBuffer, //存放读取数据缓冲区；
DWORDnSize, //一次读取的字节数；
LPDWORDlpNumberOfBytesRead//实际读取的字节数；
）;
hProcess进程句柄可由OpenProcess函数得到，原形如下：
HANDLEOpenProcess（
DWORDdwDesiredAccess,//访问标志；
BOOLbInheritHandle, //继承标志；
DWORDdwProcessId //进程ID；
）;
用完后使用CloseHandle关闭打开的句柄。
读另一个进程的内存dwDesiredAccess须指定为PROCESS_VM_READ，
写另一个进程的内存dwDesiredAccess须指定为PROCESS_VM_WRITE，
继承标志无所谓，进程ID可由Process32First和Process32Next得到，这两个函数可以枚举出所有开启的进程，这样进程的信息也就得到了。
Process32First和Process32Next是由TLHelp32单元提供的，需在uses里加上TLHelp32。
ToolsHelp32封装了一些访问堆、线程、进程等的函数，只适用于Win9x，原形如下：
BOOLWINAPIProcess32First（
HANDLEhSnapshot //由CreateToolhelp32Snapshot返回的系统快照句柄；
LPPROCESSENTRY32lppe//指向一个PROCESSENTRY32结构；
）；
BOOLWINAPIProcess32Next（
HANDLEhSnapshot //由CreateToolhelp32Snapshot返回的系统快照句柄；
LPPROCESSENTRY32lppe//指向一个PROCESSENTRY32结构；
）；
hSnapshot由CreateToolhelp32Snapshot返回的系统快照句柄；
CreateToolhelp32Snapshot原形如下：
HANDLEWINAPICreateToolhelp32Snapshot（
DWORDdwFlags, //快照标志；
DWORDth32ProcessID//进程ID；
）;
现在需要的是进程的信息，所以将dwFlags指定为TH32CS_SNAPPROCESS，th32ProcessID忽略；PROCESSENTRY32结构如下：
typedefstructtagPROCESSENTRY32{
DWORDdwSize; //结构大小；
DWORDcntUsage; //此进程的引用计数；
DWORDth32ProcessID; //进程ID;
DWORDth32DefaultHeapID; //进程默认堆ID；
DWORDth32ModuleID; //进程模块ID；
DWORDcntThreads; //此进程开启的线程计数；
DWORDth32ParentProcessID;//父进程ID；
LONG pcPriClassBase; //线程优先权；
DWORDdwFlags; //保留；
charszExeFile[MAX_PATH];//进程全名；
}PROCESSENTRY32;
实验步骤：
3、 查看MSDN，寻找相关函数的说明，学习使用方法。
4、 编写函数实现读取“Kernel32.dll”进程所属的内存空间信息。
实验结果：
实验步骤2的实现过程是：
实验步骤2的输出内容是什么？
思考题：
1． 该实验中编制的程序只能用于win98环境，能否将之应用于win2000中，需要修改哪些函数？
2． 现在的实验只是实现了读一个进程的内存空间，对写一个进程的内存空间应注意哪些问题，如何修改该程序？
实验报告：
实验四、读FAT32中的文件
实验环境：
实验环境一：
Windows平台
实验时间：
4小时
实验目的：
了解FAT32文件系统的结构，了解主引导记录（MBR）、引导扇区、FAT表、FDT表的结构，并根据这个结构读取指定文件的内容。
通过实验理解文件的物理结构和逻辑结构的关系。
实验目标：
根据FAT32文件系统的结构，设计一个程序，不使用文件操作，列出C盘上某文本文件的内容。
背景知识：
INT13h扩展功能42h调用方法：
1、调用该功能之前需要填充下面的结构
structDISKADDPACKET{
charpacketsize; /*本结构的长度*/
charreserved; /*保留,这里必须为0*/
unsignedintblockcount; /*要读的扇区数*/
unsignedintbufferaddr[2];/*缓冲区偏移*/
unsignedlongblocknum[2];/*缓冲区段地址*/
};
2、调用示例
getabssect（intdrive,unsignedlongsectnohi,unsignedlongsectnolo,char*buf）{
structDISKADDPACKETdiskaddpacket;
unionREGS inregs,outregs;
structSREGSsegregs;
segread（&segregs）;
diskaddpacket.packetsize=16;
diskaddpacket.reserved=0;
diskaddpacket.blockcount=1;
diskaddpacket.bufferaddr[0]=（unsigned）FP_OFF（buf）;
diskaddpacket.bufferaddr[1]=（unsigned）FP_SEG（buf）;
diskaddpacket.blocknum[1]=sectnohi;
diskaddpacket.blocknum[0]=sectnolo;
inregs.h.ah=0x42; /*功能号*/
inregs.h.dl=drive; /*磁盘号*/
inregs.x.si=（unsigned）MK_FP（segregs.ds,&diskaddpacket）;
int86x（0x13,&inregs,&outregs,&segregs）;
}
实验步骤：
1、分析FAT32文件系统的结构，画出示意图。
2、编写程序，从标准输入获得要读取文件的位置和名称，读取文件内容，并显示之。
注意：
本实验仅限文本文件，不考虑其他格式的文件；本实验只考虑读取C盘上指定文件的内容，不考虑其他盘。
实验结果：
实验步骤1
FAT32文件系统结构示意
实验步骤2的流程是：
思考题
1、 通过对FAT32文件系统结构的分析和本次实验，考虑FAT32文件系统的安全机制有何弊端？
2、 尝试读取其他分区的文件内容。
3、 尝试对其他的文件系统，如NTFS上指定文件的读取，比较NTFS和FAT32的安全机制。
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