操作系统实验报告

安徽工业大学计算机科学与技术学院1操作系统教程实验指导书姓名：学号：班级：软124班指导老师：郭玉华2014年12月10日安徽工业大学计算机科学与技术学院2实验一WINDOWS进程初识1、实验目的（1）学会使用VC编写基本的Win32ConsolApplication（控制台应用程序)。（2）掌握WINDOWSAPI的使用方法。（3）编写测试程序，理解用户态运行和核心态运行。2、实验内容和步骤（1）编写基本的Win32ConsolApplication步骤1：登录进入Windows，启动VC++6.0。步骤2：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“projects”选项卡中选择“Win32ConsolApplication”,然后在“Projectname”处输入工程名，在“Location”处输入工程目录。创建一个新的控制台应用程序工程。步骤3：在“FILE”菜单中单击“NEW”子菜单，在“Files”选项卡中选择“C++SourceFile”,然后在“File”处输入C/C++源程序的文件名。步骤4：将清单1-1所示的程序清单复制到新创建的C/C++源程序中。编译成可执行文件。步骤5：在“开始”菜单中单击“程序”-“附件”-“命令提示符”命令，进入Windows“命令提示符”窗口，然后进入工程目录中的debug子目录，执行编译好的可执行程序：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debughello.exe运行结果(如果运行不成功，则可能的原因是什么？)：有可能是因为DOS下路径的问题（2）计算进程在核心态运行和用户态运行的时间步骤1：按照（1）中的步骤创建一个新的“Win32ConsolApplication”工程，然后将清单1-2中的程序拷贝过来，编译成可执行文件。步骤2：在创建一个新的“Win32ConsolApplication”工程，程序的参考程序如清单1-3所示，编译成可执行文件并执行。步骤3：在“命令提示符”窗口中运行步骤1中生成的可执行文件，测试步骤2中可执行文件在核心态运行和用户态运行的时间。E:\课程\os课\os实验\程序\os12\debugtimeTEST.exe步骤4：运行结果(如果运行不成功，则可能的原因是什么？)：因为程序是个死循环程序步骤5：分别屏蔽While循环中的两个for循环，或调整两个for循环的次数，写出运行结果。屏蔽i循环：屏蔽j循环：_______________________________________________________________________________调整循环变量i的循环次数：安徽工业大学计算机科学与技术学院3__调整循环变量j的循环次数：3、实验结论当调用printf函数时，要进入核心态，因此运行所占用的时间就多，而当把j循环屏蔽掉，即不调用printf函数时，i循环只是在用户态运行，并不进入核心态，此时cpu所占用的时间为0，当改变i循环的次数时并没有改变进入核心态所占用的时间，所以运行时间并不改变；当改变j循环的次数时，调用printf函数的次数也相应的发生改变，因而导致在核心态运行的时间也相应的发生改变，有运行结果可见，运行时间随着j的增大而增大。实验二进程管理1、实验目的1)通过创建进程、观察正在运行的进程和终止进程的程序设计和调试操作，进一步熟悉操作系统的进程概念，理解Windows进程的“一生”。2)通过阅读和分析实验程序，学习创建进程、观察进程、终止进程以及父子进程同步的基本程序设计方法。2、实验内容和步骤（1）.创建进程本实验显示了创建子进程的基本框架。该程序只是再一次地启动自身，显示它的系统进程ID和它在进程列表中的位置。步骤1：创建一个“Win32ConsolApplication”工程，然后拷贝清单2-1中的程序，编译成可执行文件。步骤2：在“命令提示符”窗口运行步骤1中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debugos21(假设编译生成的可执行文件是os21.exe)安徽工业大学计算机科学与技术学院4按下ctrl+alt+del，调用windows的任务管理器，记录进程相关的行为属性：步骤3：在“命令提示符”窗口加入参数重新运行生成的可执行文件。运行结果：范例：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debugos213(假设编译生成的可执行文件是os21.exe)安徽工业大学计算机科学与技术学院5按下ctrl+alt+del，调用windows的任务管理器，记录进程相关的行为属性：步骤4：修改清单2-1中的程序，将nClone的定义和初始化方法按程序注释中的修改方法进行修改，编译成可执行文件（执行前请先保存已经完成的工作）。再按步骤2中的方式运行，看看结果会有什么不一样。运行结果：从中你可以得出什么结论：nClone的作用：nClone大于等于5时可跳出程序变量的定义和初始化方法（位置）对程序的执行结果有影响吗？为什么？________________有影响，nClone的值被修改后对程序的结束控制产生了影响（2）.父子进程的简单通信及终止进程步骤1：创建一个“Win32ConsolApplication”工程，然后拷贝清单2-2中的程序，编译成可执行文件。步骤2：在VC的工具栏单击“ExecuteProgram”(执行程序)按钮，或者按Ctrl+F5键，或者在“命令提示符”窗口运行步骤1中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debugos22(假设编译生成的可执行文件是os22.exe)安徽工业大学计算机科学与技术学院6步骤3：按源程序中注释中的提示，修改源程序2-2，编译执行（执行前请先保存已经完成的工作）。运行结果：不断地弹出上述的窗口在程序中加入跟踪语句，或调试运行程序，同时参考MSDN中的帮助文件CreateProcess()的使用方法，理解父子进程如何传递参数。给出程序执行过程的大概描述：通过main(intargc,char*argv[])传递参数，每次运行时先检测argc的值，若小于1程序运行结束，否则继续往下执行。步骤4：填空CreateProcess()函数有___5_____个核心参数？本实验程序中设置的各个参数的值是：a.__________________szFilename_______________________________；b.________________szCmdLine_________________________________；c.___________________NULL______________________________；d.____________________NULL_____________________________；e.___________________FALSE______________________________；f.________________CREATE_NEW_CONSOLE_________________________________；g.____________________NULL_____________________________；h._____________________NULL____________________________。步骤5：按源程序中注释中的提示，修改源程序2-2，编译执行。运行结果：步骤6：参考MSDN中的帮助文件CreateMutex()、OpenMutex()、ReleaseMutex()和WaitForSingleObject()的使用方法，理解父子进程如何利用互斥体进行同步的。给出父子进程同步过程的一个大概描述：CreateMutex()创建互斥体，OpenMutex()打开互斥体，ReleaseMutex()释放互斥体，WaitForSingleObject()检测hHandle事件的信号状态，通过这些方法可实现当前只有一个进程被创建或使用，实现进程的同步。3、实验结论通过对进程的操作，如创建进程，实现对进程的简单控制。创建互斥体，解决了进程的同步问题，两者相互使用，使进程的运行情况得到了很好的管理安徽工业大学计算机科学与技术学院7实验三进程同步的经典算法1、实验目的1)回顾系统进程、线程的有关概念，加深对Windows2000线程的理解。2)了解互斥体对象，通过对生产者消费者等进程间同步与互斥经典算法的实现，加深对P、V原语以及利用P、V原语进行进程间同步与互斥操作的理解。2、实验内容和步骤（1）.生产者消费者问题步骤1：创建一个“Win32ConsolApplication”工程，然后拷贝清单3-1中的程序，编译成可执行文件。步骤2：在“命令提示符”窗口运行步骤1中生成的可执行文件。运行结果：范例：E:\课程\os课\os实验\程序\os11\debugos31(假设编译生成的可执行文件是os31.exe)步骤3：仔细阅读源程序，找出创建线程的WINDOWSAPI函数，回答下列问题：线程的第一个执行函数是什么（从哪里开始执行）？它位于创建线程的API函数的第几个参数中？第一个执行函数是Producer；位于第三个参数中。步骤4：修改清单3-1中的程序，调整生产者线程和消费者线程的个数，使得消费者数目大与生产者，看看结果有何不同。运行结果：从中你可以得出什么结论：安徽工业大学计算机科学与技术学院8生产速度快时，生产者要等待消费者；反之，消费者经常等待。步骤5：修改清单3-1中的程序，按程序注释中的说明修改信号量EmptySemaphore的初始化方法，看看结果有何不同。运行结果：没有结果，窗口只有闪烁的鼠标，没有任何内容输出步骤6：根据步骤4的结果，并查看MSDN，回答下列问题1）CreateMutex中有几个参数，各代表什么含义。CreateMutex有3个参数：1.LPSECURITY_ATTRIBUTESIpMutexAttributes代表安全属性的指针2.BOOLbInitialOwner代表布尔bInitialOwner3.LPCTSTRIpName代表LPCTSTR类型IpName2）CreateSemaphore中有几个参数，各代表什么含义，信号量的初值在第几个参数中。CreateSemaphore有4个参数:1、表示采用不允许继承的默认描述符2、设置信号机的初始计数3、设置信号机的最大计数4、指定信号机对象的名称。3）程序中P、V原语所对应的实际WindowsAPI函数是什么，写出这几条语句。P:Take()V:Append()4）CreateMutex能用CreateSemaphore替代吗？尝试修改程序3-1，将信号量Mutex完全用CreateSemaphore及相关函数实现。写出要修改的语句：可以,Mutex=CreateSemaphore(NULL,false,false,NULL);（2）.读者写者问题根据实验（1）中所熟悉的P、V原语对应的实际WindowsAPI函数，并参考教材中读者、写者问题的算法原理，尝试利用WindowsAPI函数实现第一类读者写者问题（读者优先）。3、实验结论将信号量看作生产或消费的一个对象，对信号量的生成和销毁操作如同P操作和V操作一样，生成者消费者问题模拟的就是对信号量的生成和销毁，其中牵涉了信号量的同步，这也是该问题为何称为同步的经典问题的原因。安徽工业大学计算机科学与技术学院9实验四存储管理1、实验目的（1）通过对Windows2000“任务管理器”、“计算机管理”、“我的电脑”属性、“系统信息”、“系统监视器”等程序的应用，学习如何察看和调整Windows的内存性能，加深对操作系统存储管理、虚拟存储管理等理论知识的理解。（2）了解Windows2000的内存结构和虚拟内存的管理，理解进程的虚拟内存空间和物理内存的映射关系。2、实验内容和步