操作系统实验答案.docx

1、操作系统实验答案部分实验答案第三部分 操作系统实验指导实验3 指导实验内容1进程的创建任务编写一段程序,使用系统调用（）创建两个子进程。当此程序运行时,在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符;父进程显示字符“a”,子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。程序#ncludesio。hmain(）intp1，p2；f（p1=fr（) /*子进程创建成功 pucar（b); ese i(p=for() 子进程创建成功/ putchar(c); lse pthar(a）; /*父进程执行*/运行结果ca(有时会出现bc的任意的排列)分析

2、：从进程执行并发来看,输出c的排列都是有可能的。原因:fork()创建进程所需的时间虽然可能多于输出一个字符的时间，但各个进程的时间片的获得却不是一定是顺序的，所以输出abc的排列都是有可能的。2进程的控制任务 修改已编写好的程序，将每个程序的输出由单个字符改为一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析其原因。如果在程序中使用系统调用lk(）来给每个程序加锁,可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象.程序1ncludeso。hmain() it 1,p2,i； if（p=fork(）) fo（；i50；i+) pnt(parnt%dn，i); at（); 保证在子进程终止前,父进程不

3、会终止 ext(0); esei(p2=fork（）) or（i=0;500;+) printf（”on %n，i）; wait（0); * 保证在子进程终止前，父进程不会终止/ xit(0)；/*向父进程信号0且该进程推出*/ s fo（=0;i50;i+） print(“grandcil dn”，); eit（0）；运行结果arnt。 o andchild grahi或grndil sorancild sonpret分析:由于函数prnf(）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

4、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incudemin() nt p1，2,i;if（p1=or()） lockf(,1，0）; fo(i=0；i50;+) pf(”prnt d，); lokf（1,0，0）； wai(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止/ ei(0）； else (p=for(）) locf(,1,); for(i=0；i5；i+） rinf(”on %,i)； lokf(,0,0）； wai(0); /* 保证在子进程终止前，父进程不会终止*/ eit(0）; else lokf(1,1，0); o（i=;i50;i+）printf

5、(”aughter%dn，i）； of(1,0，0); exit(0)； 运行结果输出arent块,sn块,grandcild块的顺序可能不同,但是每个块的输出过程不会被打断.分析：因为上述程序执行时，ck(1,)锁定标准输出设备,locf(,0,0)解锁标准输出设备，在f(1,1，0）与lcf（1,0，）中间的fr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fk()创建两个子进程，再用系统调用igna(）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kil（）向两个子进程发出信号,子进程捕捉到信号后，分别

6、输出下列信息后终止:chi pcess1 i kild y paret!chld press2 iskilld pent!父进程等待两个子进程终止后,输出以下信息后终止：prent procs i killd! 程序流程图程序#inletdio.hnluegnal。h#icluduistd。h void waitig（），stop(）,alarming();i w_mark;main(）nt 1,p； i(1fok() /*创建子进程1*/ i(p2=frk() *创建子进程p2 wi_mrk=1； sinal(SIGNT,so); /*接收到信号，转stop/ signal(SGAM,lar

7、ming）;/*接受SARM waing（); ill（1,1); /*向p发软中断信号16*/ ill(2，17); /向p2发软中断信号7/ wait(0）； /*同步*/ ait(0）; printf(”pnt rocessis ke！n）; xit(0)； ele wai_mak=; siga(17，stop); sinal(SIIN，SI_I); /*忽略 信号*/ hie(itmar!=）; lokf(1，1，0)； print(”child process killed parent!n）; lockf(1,0,0）； exit（0); ese wat_ar=;gnal（6,st

8、op);snal(SIGINT，I_G)； /忽略信号*/ hi （wai_mark!=） lock（,1,)； prinf(chd poess is kille by ret!n)；locf（1,0，0）； eit（); voi waiing（) see(5）; (wait_mark！=) kil(ed(）,SIGALM);void alarmig()wait_mark=;vo stop()watm=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tr+C后程序退出并打印退出的顺序任务2在上面的任务中,增加语句sgnal(IGINT,SIGIGN)

9、和语句sgal（SGQUIT，SIG_GN)，观察执行结果,并分析原因。这里，sinal(SI,G_IN）和iga（IGQUIT，IGGN）分别为忽略键信号以及忽略中断信号。程序ncudtdio。h#includeigna.hncleunistd.hit pd1,id; int Endag=0;int p1=0; intpf=0；oid ItDelete() kll(pid,1); kll(i2,7)；vid Int1() print（cild rocess is kiled !by pen)；ex(0);voiInt（）rinf（chil prcs skilled !by prntn”);（

10、0);an(）int exitpid； if(pi1fok()） if（pid2=fo(） signa（SIGNT，ItDete）；watpid(-1,&epid,0); waitpi(1，eitpi,0)； ritf（areto is kldn”)； xi(); else inl（IGIN,SI_IN)； sna(7,I2）; pase(）； ele igal（SIGINT,SIG_IGN)； sgna(6,Int1);use(）; 运行结果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p和

11、p2分别向通道个写一句话：child1 prcss i seding message！cld2 process is sninmesage!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。icle uistd.#nlude sgnal.h#icld tdo。hit pd,pd2; min( ) it f2;haroutpipe100,inpipe100;ppe(fd）； *创建一个管道*/while (pifrk()=)；i（pi1=0) lockf(fd1，1，0); srintf(outpipe,chil 1 procssis enig ssae!）；把串放入数组outppe中*

12、wrte（fd1,outpi,5); /向管道写长为字节的串/ slee（5); /*自我阻塞5秒/ lokf(fd1,0,0)； eit(0)； lse while(id2ork( )=-1）; if(pid2=0） lockf（fd1,1，0)； /互斥/ sprintf(outpi，”child 2proces i sending mesge!”); wite(f，oupipe,5)； seep(）； lf(fd1，0,）; et（)； else at（0)； /*同步/ ead(0，inpip，5); /*从管道中读长为字节的串* printf（”%sn”，ini）; wait（）;

13、rea（fd，iipe,5)； prit(”%sn,inpipe)； ei(0）; 运行结果 延迟5秒后显示： hild proesss endng msge! 再延迟秒:hl roces is sndng mesge！分析 请读者自行完成 。 思考 1、程序中的lep（)起什么作用?2、子进程1和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msgge（ ), mgsd（ ）, gre()及sgctl（)编制一长度为1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，ERVER和CLI

14、ENT,进行通信.（2）ERER端建立一个e为7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SEVE 。SEVE每接收到一个消息后显示一句“(serv)received”。（3）CLINT端使用Key为7的消息队列，先后发送类型从0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。LIENT每发送一条消息后显示一句“(clin）sent”。（4）父进程在 SEVER和LENT均退出后结束。程序icude so。h #inclue sysypes。#include sys/s.h#nclue =;i-) ms.mtyp=；

15、rintf(”（cint)set”）; snd（mgid，&ms,130,0); /*发送消息msg入msgd消息队列/ exit();vod SRV( ) msqid=msgg(GKEY,0|IPC_RET); /由关键字获得消息队列*/ d msgr（msgi,msg,103,，0); /*从队列gd接受消息msg*/ prnf(evr)receiven”); whle（mg。mtye!=); /消息类型为1时，释放队列/ msgtl（mgqi, PCRMI,）;ain() (frk（）) SERER（)； wait(0）; els CLENT（ ）;结果从理想的结果来说,应当是每当Cli

16、ent发送一个消息后,erer接收该消息，Clent再发送下一条。也就是说“(Cln）et”和“(ser)rceived”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Serve接收一条消息。此后Clit Serve交替发送和接收消息.最后一次接收两条消息。 Clnt和Serer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sen message后才 eiv essage。这一点有助于理解消息转送的实现机理.。共享存储区的创建,附接和断接任务

17、使用系统调用ge(),gt（),smt（）,ctl()编制一个与上述功能相同的程序。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fk( )两个子进程,SERE 和 CLIN，进行通信。(2)SERVE端建立一个KY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，则视为结束信号,取消该队列，并退出SEVE。SERVR每接收到一次数据后显示(serv）receive”。 (3)LENT端建立一个为75的共享区，当共享取得第一个字节为-1时，See端空闲

18、,可发送请求。 CLIEN 随即填入9到0.期间等待evr端再次空闲.进行完这些操作后,CLENT 退出。 CLET每发送一次数据后显示”（cient）st。 ()父进程在SERVR和CLET均退出后结束。#iudess/msghinludesys/ic。h#dfine SHE 75 /*定义共享区关键词*/itshmd,i;intdr；CLIENT()int i; smid=shmget(SHMEY,124, 777|IPC_CRET)； *获取共享区，长度12，关键词SHMKEY/ addr=t(hmd,0,0); /*共享区起始地址为ddr/ fr(i=;=0；i) hl(*add!=

19、1）; rin（”(cliet）etn”); /*打印（ciet）sent*/ adr=； /*把赋给addr/ et（0); SERVR() do whie(*dd = =）; prit（(srer)recivednd”，addr）; /*服务进程使用共享区*（adr!0）*ddr=1;while（adr）； wai(0）；shmtl(shmid，IPCRMD,0); in(） shmid=shmge（SHMKY，102,07|P_RET)； /*创建共享区*/ addr=shat(hmd,0，0）; /*共享区起始地址为r*addr=1;i(fork()） SERER（)； ee CLIE

20、NT(）; 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cliet发送一次数据后,servr要等大约0.1秒才有响应。同样，之后cliet又需要等待大约.1秒才发送下一个数据.分析出现上述的应答延迟的现象是程序设计的问题当lint端发送了数据后,并没有任何措施通知ever端数据已经发出,需要由cliet的查询才能感知。此时，cliet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sever进程,再进行应答。这个问题，也同样存在于sre端到it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

21、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CP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CP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

22、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指导实验内容本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。即首先用sad（)和nd(）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 typede trct int pn，pfn，cuntr,tie; pltype;其中pn 为页号，pf为面号， couter为一个周期内访问该页面的次数， im为访问时间。 (）页面控制结构pcsu int n,pfn； strct pf_stut nex； ypedef structpf_structfc_tye;pfc_type pc_strutalvp,*freepfhad,*uspfhad;pfctye *busypf_ai； 其中pctol_vp定义用户进程虚页控制结构,*reep_hea为空页面头的指针,*busyhad为忙页面头的指针,busypftail为忙页面尾的指针。2.函数定义 (1)