LGY操作系统课程实验指导书

2011年5月1578687715193-1-操作系统课程实验指导书适用专业：计算机类相关专业赖国勇编攀枝花学院计算机学院2011年5月2011年5月1578687715193-2-目录操作系统课程实验指导书................................................................................................................1目录............................................................................................................................................2一、课程实验基本目的与可能收获.........................................................................................3二、课程实验基本要求.............................................................................................................4三、课程实验项目....................................................................................................................51、项目一：Windows进程管理管理工具；设备管理工具；磁盘、目录和文件管理工具的使用(2学时)...........................................................................................................52、项目二：模拟实现进程互斥和同步的信号量机制(6学时).....................................53、项目三：模拟实现进程调度算法(4学时).................................................................84、项目四：模拟实现磁盘调度算法(4学时).................................................................9四、课程实验过程与具体要求...............................................................................................11五、课程实验交付成果说明...................................................................................................12六、考核方式及成绩评定方法...............................................................................................14七、主要参考文献与网址.......................................................................................................15附录A部分课程实验题目参考源程序.................................................................................16A.1读者写者问题参考源程序.....................................................................................16A.2进程调度算法参考源程序.....................................................................................25A.3磁盘调度算法参考源程序.....................................................................................42附录B软件开发文档指南......................................................................................................602011年5月1578687715193-3-一、课程实验基本目的与可能收获1、学习《操作系统》要求理论与实践相结合，本门实验课程是对《操作系统》课堂教学的一个重要补充，与理论学习起着相辅相成的作用，是实施《操作系统》教学的一个重要组成部分。通过本实验课的实践学习，可以增强本专业的学生对系统实现的认识。对加深理解和掌握操作系统相关原理有重要帮助。进一步提高学生综合运用所学专业知识分析和解决实际应用问题的能力，提高实际动手编程的能力，为日后从事计算机软硬件开发工作打下坚实基础。2、通过课程实验的实践及其前后的准备与总结，复习、领会、巩固和运用课堂上所学的知识和方法，提升分析问题，解决问题的实际能力。3、使学生通过开发实践，了解项目管理、团队合作、文档编写、口头与书面表达的重要性。使每个学生了解软件工具与环境对于项目开发的重要性，并且重点深入掌握好一、两种较新或较流行的软件工具或计算机应用技术、技能。4、通过“稍大的”富有挑战性的软件实验项目开发实践，提高学生的自学能力、书面与口头表达能力、创造能力和与团队其他成员交往和协作开发软件的能力，提高学生今后参与开发稍大规模实际软件项目和探索未知领域的能力和自信心。2011年5月1578687715193-4-二、课程实验基本要求1、深入而直观地理解操作系统使用的各类算法，其中常见的重要算法主要包括：⑴经典实现进程同步的信号量算法。⑵处理机调度算法。⑶常见的磁盘调度算法。2、实验方式与基本要求：实验方式：上机，分析，设计，测试。基本要求：采取课内上机和业余上机相结合的方式进行，在规定时间内进行程序检查和实验报告。⑴学生应当独立地完成自己所分配到的课题任务，严禁抄袭或拷贝他人的成果。⑵学生能使用面向对象语言（如：Java、VC++、VB、Delphi等）完成各个实验，并且程序正确，功能完整，界面友好。⑶学生在上机做实验前，应事先将程序、调试数据、上机操作顺序等准备好。⑷在实验后，写出实验报告，对需要完成的任务、程序体系结构和模块结构设计、采用的调试数据、上机操作过程、实验过程遇到的问题、如何解决遇到的问题、最后实验的成果等内容进行描述。2011年5月1578687715193-5-三、课程实验项目1、项目一：Windows进程管理管理工具；设备管理工具；磁盘、目录和文件管理工具的使用(2学时)①、实验目的a、熟悉Windows进程管理管理工具；设备管理工具；磁盘、目录和文件管理工具的使用。②、实验内容a、Windows任务管理器、资源管理器、设备管理器、系统管理工具的使用。③、实验要求a、实践操作。④、运行结果⑤、提示⑥、分析与讨论a、如何进行操作系统系统的优化设置？⑦、参考代码2、项目二：模拟实现进程互斥和同步的信号量机制(6学时)①、实验目的a、掌握进程并发执行的原理，及其所引起的同步、互斥问题。观察、体会操作系统的进程互斥和同步管理方法，并通过一个简单的进程互斥和同步模拟程序的实现，加深对互斥和同步算法的理解。b、提高实际动手编程能力，为日后从事软件开发工作打下坚实基础。②、实验内容分别用信号量来模拟实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。（实现其中之一）。信号量实现进程的互斥和同步。用信号量来模拟实现读、写进程间的互斥。设置多个读进程，例如：A\B\C和多个写进程，例如：D\E\F，由进程间互斥可以知道，哪方进程先进入，资源就由谁占用。③、实验要求a、使用模块化设计思想来设计。2011年5月1578687715193-6-b、给出算法的流程图或伪码说明。c、学生可按照自身条件，随意选择采用的算法，用C语言编写出程序，实现使用信号量的互斥和同步。④、运行结果a、显示进程的运行轨迹和执行先后顺序。⑤、提示在Windows环境下，创建一个包含n个线程的控制台进程。用这n个线程来表示n个读者或写者。每个线程按相应测试数据文件的要求，进行读写操作。请用信号量机制分别实现读者优先和写者优先的读者-写者问题。读者-写者问题的读写操作限制：1）写-写互斥；2）读-写互斥；3）读-读允许；读者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一读者正在进行读操作，则该读者可直接开始读操作。写者优先的附加限制：如果一个读者申请进行读操作时已有另一写者在等待访问共享资源，则该读者必须等到没有写者处于等待状态后才能开始读操作。运行结果显示要求：要求在每个线程创建、发出读写操作申请、开始读写操作和结束读写操作时分别显示一行提示信息，以确信所有处理都遵守相应的读写操作限制。测试数据文件格式：测试数据文件包括n行测试数据，分别描述创建的n个线程是读者还是写者，以及读写操作的开始时间和持续时间。每行测试数据包括四个字段，各字段间用空格分隔。第一字段为一个正整数，表示线程序号。第二字段表示相应线程角色，R表示读者是，W表示写者。第三字段为一个正数，表示读写操作的开始时间。线程创建后，延时相应时间（单位为秒）后发出对共享资源的读写申请。第四字段为一个正数，表示读写操作的持续时间。当线程读写申请成功后，开始对共享资源的读写操作，该操作持续相应时间后结束，并释放共享资源。下面是一个测试数据文件的例子：1R352W452011年5月1578687715193-7-3R524R655W5.13与实验相关的API介绍线程控制：CreateThread完成线程创建，在调用进程的地址空间上创建一个线程，以执行指定的函数；它的返回值为所创建线程的句柄。HANDLECreateThread（LPSECURITY_ATTRIBUTESlpThreadAttributes,//SDDWORDdwStackSize,//initialstacksizeLPTHREAD_START_ROUTINElpStartAddress,//threadfunctionLPVOIDlpParameter,//threadargumentDWORDdwCreationFlags,//creationoptionLPDWORDlpThreadId//threadidentifier）;ExitThread用于结束当前线程。VOIDExitThread（DWORDdwExitCode//exitcodeforthisthread）;Sleep可在指定的时间内挂起当前线程。VOIDSleep（DWORDdwMilliseconds//sleeptime）;信号量控制：CreateMutex创建一个互斥对象，返回对象句柄；HANDLECreateMutex（LPSECURITY_ATTRIBUTESlpMutexAttributes,//SDBOOLbInitialOwner,//initialownerLPCTSTRlpName//objectname）;2011年5月1578687715193-8-OpenMutex打开并返回一个已存在的互斥对象句柄，用于后续访问；HANDLEOpenMutex（DWORDdwDesiredAccess,//accessBOOLbInherit