操作系统2022课程设计.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑操作系统2022课程设计 《操作系统》课程设计 学习完《操作系统》课程，通过一个概括的课程设计实践，可使学生对操作系统原理有更进一步的理解与应用，通过设计对操作系统有一个实现的尝试和创新的思维，同时发挥团队协作精神和个人创造才能 选题：以下四题可任选一个或两个，选一，二题的可以选一个，选三，四的要选两个还可以自由选择其他操作系统相关的内容做课程设计，难度不能与所出题目区别太大 分组：每组不成超过两人，一人也可以每人设计系统中的一片面 要求：界面自行设计，语言自行选择每组需写一份课程设计报告，内容包括：小组成员及分工，系统采用的语言、支撑平台、程序的模块功能分析、程序的流程图、程序功能段的说明及代码解释；测验体会与软件评价报告提交后，将系统代码及说明压缩成文件以全体组员学号组合命名发于指定邮箱（xchliu@）如：2022240203＋0102（班号＋四个组员学号） 题目一：支持多个进程（线程）并发运行的简朴进程（线程）管理模拟系统 1．测验内容 学习进程管理的设计与实现，学习和运用操作系统原理，设计一个操作系统子系统的模拟系统。

通过该系统的设计调试可增加对操作系统实现的感知性设计一个允许n个进程并发运行的进程管理的模拟系统该系统包括简朴的进程操纵、同步及通信机构，其进程调度算法可任意选择分析系统所需的数据布局、算法的流程以及划分各个功能模块 2．测验原理 进程管理包括进程的操纵、阻塞、唤醒与撤消进程在运行过程中状态在不断的变化进程运行过程中，由于竞争资源而需对它们举行同步操纵全体这些在操作系统中用数据布局PCB来记录，系统通过PCB操纵进程的运行 在单处理机系统中，多道程序的引入，需要进程的调度程序来选择一个进程举行运行譬如常用的先来先服务、短进程优先和优先级优先等等，也可以选择它们的结合调度算法 题目二：文件系统设计 1．测验内容 通过一个简朴的二级文件系统设计，加深对文件系统的内部功能以及内部实现的理解要求模拟采用二级目次布局的磁盘文件系统的文件操作，能实现以下几条命令，用输入命令来模拟用户程序中调用的文件操作： Login 用户登录 Dir 列文件目次（列出文件名、物理地址、养护码和文件长度） Create 创造文件 Delete 删除文件 Open 开启文件 Close 关闭文件 Read 读文件 Write 写文件 源文件可以举行读写养护 2．测验原理 文件系统管理中用到的数据布局有： ①首先应确定文件系统的数据布局：主目次、子目次及活动文件等。

主目次和子目次都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改 ②用户创造的文件，可以编号存储于磁盘上如：file0,file1,file2?并以编号作为物理地址，在目次中举行登记 题目三：磁盘调度模拟系统 1．测验内容 设计一个磁盘调度模拟系统，从而使磁盘调度算法更加形象化，轻易使人理解，使磁盘调度的特点更简朴领略，能使使用者加深对先来先服务算法、最短寻道时间优先算法、扫描算法以及循环扫描算法等磁盘调度算法的理解系统主界面可以生动选择某种算法，算法包括：先来先服务算法（FCFS）、最短寻道时间优先算法（SSTF）、扫描算法（SCAN）、循环扫描算法（CSCAN） 2．测验原理 （1）先来先服务算法（FCFS） 这是一种对比简朴的磁盘调度算法它根据进程苦求访问磁盘的先后次序举行调度此算法的优点是公允、简朴，且每个进程的苦求都能依次得四处理，不 会展现某一进程的苦求长期得不到得志的处境此算法由于未对寻道举行优化，在对磁盘的访问苦求对比多的处境下，此算法将降低设备服务的吞吐量，致使平均寻道时间可能较长，但各进程得到服务的响应时间的变化幅度较小 （2）最短寻道时间优先算法（SSTF） 该算法选择这样的进程，其要求访问的磁道与当前磁头所在的磁道距离最近，以使每次的寻道时间最短，该算法可以得到对比好的吞吐量，但却不能保证平均寻道时间最短。

其缺点是对用户的服务苦求的响应机遇不是均等的，因而导致响应时间的变化幅度很大在服务苦求好多的处境下，对内外边缘磁道的苦求将会无限期的被延迟，有些苦求的响应时间将不成预期 （3）扫描算法（SCAN） 扫描算法不仅考虑到欲访问的磁道与当前磁道的距离，更优先考虑的是磁头的当前移动方向例如，当磁头正在自里向外移动时，扫描算法所选择的下一个访问对象应是其欲访问的磁道既在当前磁道之外，又是距离最近的这样自里向外地访问，直到再无更外的磁道需要访问才将磁臂换向，自外向里移动这时，同样也是每次选择这样的进程来调度，即其要访问的磁道，在当前磁道之内，从而制止了饥饿现象的展现由于这种算法中磁头移动的规律颇似电梯的运行，故又称为电梯调度算法此算法根本上抑制了最短寻道时间优先算法的服务集中于中间磁道和响应时间变化对比大的缺点，而具有最短寻道时间优先算法的优点即吞吐量较大，平均响应时间较小，但由于是摇摆式的扫描方法，两侧磁道被访问的频率仍低于中间磁道 （4）循环扫描算法（CSCAN） 循环扫描算法是对扫描算法的提升假设对磁道的访问苦求是平匀分布的，当磁头到达磁盘的一端，并反向运动时落在磁头之后的访问苦求相对较少。

这是由于这些磁道刚被处理，而磁盘另一端的苦求密度相当高，且这些访问苦求等待的时间较长，为了解决这种处境，循环扫描算法规定磁头单向移动例如，只自里向外移动，当磁头移到最外的被访问磁道时，磁头立刻返回到最里的欲访磁道，即将最小磁道号紧接着最大磁道号构成循环，举行扫描 题目三：银行家算法 1．测验内容 本设计的目的是通过编写和调试一个系统动态调配资源的简朴模拟程序，查看死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和制止死锁地发生要求如下： （1） 模拟一个银行家算法； （2） 初始化时让系统拥有确定的资源； （3） 用键盘输入的方式申请资源； （4） 假设预调配后，系统处于安好状态，那么修改系统的资源调配处境； （5） 假设预调配后，系统处于担心全状态，那么提示不能得志苦求， 设计的主要内容是模拟实现动态资源调配同时编写和调试一个系统动态资源的简朴模拟程序，查看死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和制止死锁的发生 2．测验原理 银行家算法， 顾名思义是来源于银行的借贷业务，确定数量的本金要应多个客户的借贷周转，为了防止银行加资金无法周转而倒闭，对每一笔贷款，务必考察其是否能限期归还。

在操作系统中研究资源调配策略时也有类似问题，系统中有限的资源要供多个进程使用，务必保证得到的资源的进程能在有限的时间内归还资源，以供其他进程使用资源假设资源调配不得到就会发生进程循环等待资源，那么进程都无法持续执行下去的死锁现象 把一个进程需要和已占有资源的处境记录在进程操纵中，假定进程操纵块PCB其中“状态”有就绪态、等待态和完成态当进程在处于等待态时，表示系统不能得志该进程当前的资源申请资源需求总量”表示进程在整个执行过程中总共要申请的资源量鲜明，，每个进程的资源需求总量不能超过系统拥有的资源总数, 银行算法举行资源调配可以制止死锁 例：//下例只是参考（每组可自行设计数据布局和程序功能，只需能演示进程管理的功能，如用多线程） 1．程管理模拟系统 （1）问题描述 本系统的同步机构采用的信号量上的P、V操作的机制；操纵机构包括阻塞和唤醒操作；时间片中断处理程序处理模拟的时间片中断；进程调度程序负责为各进程调配处理机 系统中设计了3个并发进程．它们之间有如下同步关系：3个进程需要互斥使用临界资源s2，进程1和进程2又需互斥使用临界资源s1。

本系统在运行过程中随机打印出各进程的状态变换过程，系统的调度过程及公共交量的变化处境 （2）算法 系统为进程设置了5种运行状态：e——执行态；r——高就绪态；t——低就绪态(执行进程因时间片到限而转入)：w——等待态；c——完成态各进程的初始状态均设置为r 系统分时执行各进程通过产生随机数x来模拟时间片（每一个时间片并不一致）当进程processl访问随机数x时，若x≥0．33；当进程proccss2访问x时，若x<0.33或x≥0.66；当进程process3访问x时，若x<0.66，那么分别认为各进程的执行时间片到限，产生“时间片中断”面转入低就绪态t 进程调度算法采用剥夺式最高优先数法各进程的优先数通过键盘输入予以静态设置调度程序每次总是选择优先数最小(优先权最高)的就绪进程投入执行先从r状态进程中选择，再从t状态进程中选择当现行进程唤醒某个等待进程，且被唤醒进程的比先数小于现行进程时，那么剥夺现行进程的执行权 各进程在使用临界资源s1和s2时，通过调用信号量sem1和sem2上的P、V操作来实现同步阻塞和唤醒操作负责完成从进程的执行态到等待态以及从就绪态的转变。

系统启动后，在完成必要的系统初始化后便执行进程调度程序当执行因“时间片中断”，或者被排斥使用临界资源，或唤醒某个等待进程时，立刻举行进程调度当3个进程都处于完成状态后，系统退出运行 （3）数据布局 ①每个进程一个PCB，内容： id 进程标识 — 8 —。