操作系统生产者消费者问题实验报告
实验报告二
实验名称:一、生产者-消费者问题的多线程解决方案
二、设计一个执行矩阵乘法的多线程程序
日期：2015-10-22 班级：13级计科学号:姓名：
一、实验目的
1.掌握线程的同步与互斥
2.掌握生产者消费者的实现问题
3.掌握多线程的编程方法
4.掌握矩阵乘法的基本计算原理以及实现
二、实验内容
1.生产者-消费者问题的多线程解决方案
2.设计一个执行矩阵乘法的多线程程序
三、项目要求与分析
1．请查阅资料，掌握线程创建的相关知识以及矩阵乘法的相关知识，了解java语言程序编写的相关知识
2．理解线程的实验步骤
在本次试验中，以“生产者-消费者”模型为依据，提供了一个多线程的“生产者-消费者”
实例，编写java代码调试运行结果，得出相应的结论。
理解矩阵乘法的实验步骤
四、具体实现
1.生产者-消费者实例
（1）创建一个缓冲信息发送接收通道接口，并创建邮箱盒子类实现，主要代码如下：//通道接口
public interface Channel
{
public abstract void send(Object item);
public abstract Object receive();
}
//实现接口
public class MessageQueue implements Channel
{
private Vector queue;
public MessageQueue()
{
queue=new Vector();
}
public void send(Object item)
{
queue.addElement(ite m);
}
public Object receive()
{
if(queue.size()==0)
return null;
else
return queue.remove(0);
}
}
（2）创建一个工厂多线程类（启动生产者和消费者），并且添加main函数进行测试，主要代码如下：
//工厂类与主方法
public class Factory
{
public Factory()
{
Channel mailBox=new MessageQueue();
Thread producerThread=new Thread(new Producer(mailBox));
Thread consumerThread=new Thread(new Consumer(mailBox));
producerThread.start();
consumerThread.start();
}
public static void main(String[] args)
{
Factory server=new Factory();
}
（3）创建一个线程睡眠类，用于测试，主要代码如下：
public class SleepUtilities
{
public static void nap()
{
nap(NAP_TIME);
}
public static void nap(int duration)
{
int sleeptime = (int)(NAP_TIME * Math.random());
try
{ Thread.sleep(sleeptime*1000); }
catch (InterruptedException e) {}
}
private static final int NAP_TIME = 5;
（4）创建生产者类实现Runnable，主要代码如下：
public class Producer implements Runnable
{
private Channel mbox;
public Producer(Channel mbox)
{
this.mbox=mbox;
}
public void run()
{
Date message;
while(true)
{
SleepUtilities.nap();
message=new Date();
System.out.println("Producer produced "+message);
mbox.send(message);
}
}
}
（5）创建消费者类实现Runnable，主要代码如下：
public class Consumer implements Runnable
{
private Channel mbox;
public Consumer(Channel mbox)
{
this.mbox=mbox;
}
public void run()
{
Date message;
while(true)
{
SleepUtilities.nap();
message=(Date)mbox.receive();
if(message!=null)
System.out.println("Consumer consumed "+message);
}
}
}
（6）调试程序，运行结果：
2.矩阵乘法实例
（1）初始化矩阵(便于观察，这里使用随机数生成矩阵)，主要初始化代码如下matrix1 = new int[m][k];
matrix2 = new int[k][n];
matrix3 = new int[m][n];
//随机初始化矩阵a,b
fillRandom(matrix1);
fillRandom(matrix2);
static void fillRandom(int[][] x)
{
for (int i=0; i { for(int j=0; j { //每个元素设置为0到99的随机自然数 x[i][j] = (int) (Math.random() * 100); } } } （2）打印输出矩阵函数，主要代码如下： static void printMatrix(int[][] x) { for (int i=0; i { for(int j=0; j { System.out.print(x[i][j]+" "); } System.out.println(""); } System.out.println(""); } （3）创建多线程类，并实现Runnable接口同步对矩阵进行分行计算，主要代码如下：//创建线程,数量 <= 4 for(int i=0; i<4; i++) { if(index < m) { Thread t = new Thread(new MyThread()); t.start(); }else { break; } synchronized static int getTask() { if(index < m) { return index++; } return -1; } } class MyThread implements Runnable { int task; //@Override public void run() { MultiThreadMatrix.threadCount++; while( (task = MultiThreadMatrix.getTask()) != -1 ) { System.out.println("进程: "+Thread.currentThread().getName()+"\t开始计算第 "+(task+1)+"行"); for(int i=0; i { for(int j=0; j MultiThreadMatrix.matrix3[task][i] += MultiThreadMatrix.matrix1[task][j] * MultiThreadMatrix.matrix2[j][i]; } } } MultiThreadMatrix.threadCount--; } （4）通过不断改变矩阵大小，线程数目，，调试程序，运行结果： 五、所遇问题与解决方法 1.在生产者-消费者多线程试验中，刚开始没有考虑到使用线程睡眠，运行结果速度之快， 没法观看数据变化，后面定义了睡眠控制，使得问题得以解决 2.在多线程矩阵开发实验中，刚开始定义矩阵太小，测试结果不太明显，后面通过把矩阵 改大，并且线程数目不断变化使得结果明显。 六、实验总结 深刻了解了生产者消费者多线程，进一步理解了“生产者-消费者”模型。同时也掌握了一些java编程语言相关知识。多线程矩阵实验中，发现矩阵小时，线程越少， 运行时间越长；而矩阵过大时，线程数量与运行时间成反比。 实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图 2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0; 《操作系统》实验报告 实验序号： 4 实验项目名称：进程控制 Printf(“child Complete”); CloseHandle(pi.hProcess); CloseHandle(pi hThread); ﹜ 修改后: #include 实验任务:写出程序的运行结果。 4．正在运行的进程 （2）、编程二下面给出了一个使用进程和操作系统版本信息应用程序(文件名为4-5.cpp)。它利用进程信息查询的API函数GetProcessVersion()与GetVersionEx()的共同作用。确定运行进程的操作系统版本号。阅读该程序并完成实验任务。 #include 1-1：通过这次小实验，是我更加了解Linux一些常用指令的操作以及其作用，对于一个刚开始接触lniux操作系统的初学者来说非常有用，助于以后能够更进一步学习Linux操作系统。 1-2：在实验过程中，使用VI编辑器虽然不能像window操作系统那样对文本进行熟练度编辑，但是，VI编辑器使用命令来操作，将可以锻炼我的记忆力、对键盘的熟练读，还能帮助我们尽快适应linux操作系统的操作。 1-3：原本对liunx下的编译和调试环境不是很熟悉，但通过这次的实验，让我熟悉了linux 下的编译器和调试器的使用。 实验中使用了gcc命令，gcc首先调用cpp进行预处理，在预处理过程中，对源代码文件中的文件包含(#include)、预编译语句(如宏定义#define等)进行分析。 当所有的目标文件都生成之后，gcc就调用ld来完成最后的关键性工作，这个阶段就是链接。在链接阶段，所有的目标文件被安排在可执行程序中的恰当的位置，同时，该程序所调用到的库函数也从各自所在的库中链接到合适的地方。 1-4：API 接口属于一种操作系统或程序接口。通过实验，我了解了Windows的这种机制，加深了对API函数的理解。 2-1：通过本次实验了解了一些常用进程管理命令的使用，例如ps、kill命令，了解到换个kill与killall的不同，对于linux操作系统下的进程的学习打下基础，更好的学习进程。 2-2：本次实验是熟悉掌握Linux 系统常用进程创建与管理的系统调用，linux下使用fork()创建子进程，与windows下CreateProcess()创建子进程完全不同，通过比较小组更好的理解和掌握了进程的创建，对于进程的管理的理解也有了清晰地认识。 实验中遇到fork函数返回2次结果，经过分析结果如下： 由于在复制时复制了父进程的堆栈段，所以两个进程都停留在fork函数中，等待返回。因为fork函数会返回两次，一次是在父进程中返回，另一次是在子进程中返回，这两次的返回值是不一样的。 调用fork之后，数据、堆栈有两份，代码仍然为一份但是这个代码段成为两个进程的共享代码段都从fork函数中返回，箭头表示各自的执行处。当父子进程有一个想要修改数据或者堆栈时，两个进程真正分裂。 2-3：通过这次实验对熟悉掌握和了解windows平台常用进线程控制API，有了更深刻的认识，认识到API函数对windows编程的重要性，了解进程线程在内存中的执行，特别认识互斥体Mutex对象，API函数一定要多用，才能记得。 3-1：该程序的输入变量具有限制,若输入除0和1的数据,则将视为0处理.改进的方法为修改if 语句中的条件为:1，即只要输入为非零，则有效。即逻辑表达式的值为真。(在逻辑数学里非零则表示为真!) 为了能较好的实现进程的同步，可以另外设一个标志量，标志临界资源是否正被访问，当a,b,c 中南大学信息科学与工程学院实验报告 姓名：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310 指导老师：宋虹 目录 课程设计内容 ----------------------------------- 3 uC/OS操作系统简介 ------------------------------------ 3 uC/OS操作系统的组成 ------------------------------ 3 uC/OS操作系统功能作用 ---------------------------- 4 uC/OS文件系统的建立 ---------------------------- 6 文件系统设计的原则 ------------------------------6 文件系统的层次结构和功能模块 ---------------------6 文件系统的详细设计 -------------------------------- 8 文件系统核心代码 --------------------------------- 9 课程设计感想 ------------------------------------- 11 附录-------------------------------------------------- 12 课程设计内容 在uC/OS操作系统中增加一个简单的文件系统。 要求如下： (1)熟悉并分析uc/os操作系统 (2)设计并实现一个简单的文件系统 (3)可以是存放在内存的虚拟文件系统，也可以是存放在磁盘的实际文件系统 (4)编写测试代码，测试对文件的相关操作：建立，读写等 课程设计目的 操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。 本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。 I．uC/OS操作系统简介 μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全 可以由用户自己根据需要分别实现。 uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。 uC/OS操作系统的组成 μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。如下图： 《操作系统原理》实验报告 实验项目名称:模拟使用银行家算法判断系统的状态 一、实验目的 银行家算法是操作系统中避免死锁的算法，本实验通过对银行家算法的模拟，加强对操作系统中死锁的认识，以及如何寻找到一个安全序列解除死锁。 二、实验环境 1、硬件：笔记本。 2、软件：Windows 7 , Eclipse。 三、实验内容 1.把输入资源初始化，形成资源分配表； 2.设计银行家算法，输入一个进程的资源请求，按银行家算法步骤进行检查； 3.设计安全性算法，检查某时刻系统是否安全； 4.设计显示函数，显示资源分配表，安全分配序列。 四、数据处理与实验结果 1.资源分配表由进程数组，Max，Allocation，Need，Available 5个数组组成； 实验采用数据为下表： 2.系统总体结构，即菜单选项，如下图 实验的流程图。如下图 3.实验过程及结果如下图所示 1.首先输入进程数和资源类型及各进程的最大需求量 2.输入各进程的占有量及目前系统的可用资源数量 3.初始化后，系统资源的需求和分配表 4.判断线程是否安全 5.对线程进行死锁判断 五、实验过程分析 在实验过程中，遇到了不少问题，比如算法无法回滚操作，程序一旦执行，必须直接运行到单个任务结束为止，即使产生了错误，也必须等到该项任务结束才可以去选择别的操作。但总之，实验还是完满的完成了。 六、实验总结 通过实验使我对以前所学过的基础知识加以巩固，也对操作系统中抽象理论知识加以理解，例如使用Java语言来实现银行家算法，在这个过程中更进一步了解了银行家算法，通过清晰字符界面能进行操作。不过不足之处就是界面略显简洁，对于一个没有操作过计算机的人来说，用起来可能还是有些难懂。所以，以后会对界面以及功能进行完善，做到人人都可以看懂的算法。 实时操作系统课程实验报告 专业：通信1001 学号：3100601025 姓名：陈治州 完成时间：2013年6月11日 实验简易电饭煲的模拟 一．实验目的： 掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，基于多任务的模式的编程方法。锻炼综合应用多任务机制，任务间的通信机制，内存管理等的能力。 二．实验要求： 1.按“S”开机，系统进入待机状态，时间区域显示当前北京时间，默认模式“煮饭”; 2.按“C”选择模式，即在“煮饭”、“煮粥”和“煮面”模式中循环选择； 3.按“B”开始执行模式命令，“开始”状态选中，时间区域开始倒计时，倒计时完成后进入“保温”状态，同时该状态显示选中，时间区域显示保温时间； 4.按“Q”取消当前工作状态，系统进入待机状态，时间区域显示北京时间，模式为当前模式； 5.按“X”退出系统，时间区域不显示。 6.煮饭时长为30，煮粥时长为50，煮面时长为40. 三．实验设计： 1.设计思路： 以老师所给的五个程序为基础，看懂每个实验之后，对borlandc的操作有了大概的认识，重点以第五个实验Task_EX为框架，利用其中界面显示与按键扫描以及做出相应的响应，对应实现此次实验所需要的功能。 本次实验分为界面显示、按键查询与响应、切换功能、时钟显示与倒计时模块，综合在一起实验所需功能。 2.模块划分图： （1）界面显示： Main（） Taskstart（） Taskstartdispinit（） 在TaskStartDispInit()函数中，使用PC_DispStr()函数画出界面。 （2）按键查询与响应： Main（） Taskstart（） 在TaskStart()函数中，用if (PC_GetKey(&key) == TRUE)判断是否有按键输入。然后根据key 的值，判断输入的按键是哪一个；在响应中用switch语句来执行对应按键的响应。 （3）切换功能： l计数“C”按 键的次数 M=l%3 Switch(m) M=0，1，2对应于煮饭，煮粥，煮面，然后使用PC_DispStr()函数在选择的选项前画上“@”指示，同时，在其余两项钱画上“”以“擦出”之前画下的“@”，注意l自增。 四.主要代码： #include "stdio.h" #include "includes.h" #include "time.h" #include "dos.h" #include "sys/types.h" #include "stdlib.h" #define TASK_STK_SIZE 512 #define N_TASKS 2 OS_STK TaskStk[N_TASKS][TASK_STK_SIZE]; OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE]; INT8U TaskData[N_TASKS]; 操作系统实验报告心得体会 每一次课程设计度让我学到了在平时课堂不可能学到的东西。所以我对每一次课程设计的机会都非常珍惜。不一定我的课程设计能够完成得有多么完美,但是我总是很投入的去研究去学习。所以在这两周的课设中,熬了2个通宵,生物钟也严重错乱了。但是每完成一个任务我都兴奋不已。一开始任务是任务,到后面任务就成了自己的作品了。总体而言我的课设算是达到了老师的基本要求。总结一下有以下体会。 1、网络真的很强大,用在学习上将是一个非常高效的助手。几乎所有的资料都能够在网上找到。从linux虚拟机的安装,到linux的各种基本命令操作,再到gtk的图形函数,最后到文件系统的详细解析。这些都能在网上找到。也因为这样,整个课程设计下来,我浏览的相关网页已经超过了100个(不完全统计)。当然网上的东西很乱很杂,自己要能够学会筛选。 不能决定对或错的,有个很简单的方法就是去尝试。就拿第二个实验来说,编译内核有很多项小操作,这些小操作错了一项就可能会导致编译的失败,而这又是非常要花时间的,我用的虚拟机,编译一次接近3小时。所以要非常的谨慎,尽量少出差错,节省时间。多找个几个参照资料,相互比较, 慢慢研究,最后才能事半功倍。 2、同学间的讨论,这是很重要的。老师毕竟比较忙。对于课程设计最大的讨论伴侣应该是同学了。能和学长学姐讨论当然再好不过了,没有这个机会的话,和自己班上同学讨论也是能够受益匪浅的。大家都在研究同样的问题,讨论起来,更能够把思路理清楚,相互帮助,可以大大提高效率。 3、敢于攻坚,越是难的问题,越是要有挑战的心理。这样就能够达到废寝忘食的境界。当然这也是不提倡熬夜的,毕竟有了精力才能够打持久战。但是做课设一定要有状态,能够在吃饭,睡觉,上厕所都想着要解决的问题,这样你不成功都难。 4、最好在做课设的过程中能够有记录的习惯,这样在写实验报告时能够比较完整的回忆起中间遇到的各种问题。比如当时我遇到我以前从未遇到的段错误的问题,让我都不知道从何下手。在经过大量的资料查阅之后,我对段错误有了一定的了解,并且能够用相应的办法来解决。 在编程中以下几类做法容易导致段错误,基本是是错误地使用指针引起的 1)访问系统数据区,尤其是往系统保护的内存地址写数据,最常见就是给一个指针以0地址 2)内存越界(数组越界,变量类型不一致等) 访问到不属于你的内存区域 操作系统教程实验报告 专业班级 学号 姓名 指导教师 实验一WINDOWS进程初识 1、实验目的 （1）学会使用VC编写基本的Win32 Consol Application（控制台应用程序)。 （2）掌握WINDOWS API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Win32 Consol Application 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“Win32 Consol Application”,然后在“Project name”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++ Source File”, 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\debug>hello.exe 运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： （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“Win32 Consol Application”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“Win32 Consol Application”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\debug>time TEST.exe 步骤4：运行结果 (如果运行不成功，则可能的原因是什么？) ： 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： 操作系统实验报告 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289- 实验二进程调度1．目的和要求 通过这次实验，理解进程调度的过程，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略，进一步体会多道程序并发执行的特点，并分析具体的调度算法的特点，掌握对系统性能的评价方法。 2．实验内容 阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章，掌握进程管理及调度相关概念和原理。 编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程，模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。假设初始状态为：有n个进程处于就绪状态，有m个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中，假设处于执行状态的进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源，唤醒处于阻塞队列队首的进程。 程序要求如下： 1）输出系统中进程的调度次序； 2）计算CPU利用率。 3．实验环境 Windows操作系统、VC++6.0 C语言 4设计思想： （1）程序中进程可用PCB表示，其类型描述如下： structPCB_type { intpid;//进程名 intstate;//进程状态 2——表示“执行”状态 1——表示“就绪”状态 0——表示“阻塞”状态 intcpu_time;//运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数） } 用PCB来模拟进程； （2）设置两个队列，将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中；将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。队列类型描述如下： structQueueNode{ structPCB_typePCB; StructQueueNode*next; } 并设全程量： structQueueNode*ready_head=NULL,//ready队列队首指针 *ready_tail=NULL,//ready队列队尾指 针 操作系统实验报告 实验名称: 系统的引导 所在班级: 指导老师: 老师 实验日期: 2014年3 月29 日 一、实验目的 ◆熟悉hit-oslab实验环境； ◆建立对操作系统引导过程的深入认识； ◆掌握操作系统的基本开发过程； ◆能对操作系统代码进行简单的控制，揭开操作系统的神秘面纱。 二、实验容 1. 阅读《Linux核完全注释》的第6章引导启动程序，对计算机和Linux 0.11的引导过程进行初步的了解。 2. 按照下面的要求改写0.11的引导程序bootsect.s。 3. 有兴趣同学可以做做进入保护模式前的设置程序setup.s。 4. 修改build.c，以便可以使用make BootImage命令 5. 改写bootsect.s主要完成如下功能： bootsect.s能在屏幕上打印一段提示信息XXX is booting...，其中XXX是你给自己的操作系统起的名字，例如LZJos、Sunix等。 6. 改写setup.s主要完成如下功能： bootsect.s能完成setup.s的载入，并跳转到setup.s开始地址执行。而setup.s 向屏幕输出一行"Now we are in SETUP"。setup.s能获取至少一个基本的硬件参数（如存参数、显卡参数、硬盘参数等），将其存放在存的特定地址，并输出到屏幕上。setup.s不再加载Linux核，保持上述信息显示在屏幕上即可。 三、实验环境 本实验使用的系统是windows系统或者是Linux系统，需要的材料是osexp。 四、实验步骤 1. 修改bootsect.s中的提示信息及相关代码; 到osexp\Linux-0.11\boot目录下会看到图1所示的三个文件夹，使用UtraEdit 打开该文件。将文档中的98行的mov cx,#24修改为mov cx,#80。同时修改文档中的第246行为图2所示的情形。 图1图2 图3 2. 在目录linux-0.11\boot下,分别用命令as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s和 ld86 -0 -s -obootsectbootsect.o编译和bootsect.s，生成bootsect文件; 在\osexp目录下点击MinGW32.bat依此输入下面的命令： cd linux-0.11 cd boot as86 -0 -a -o bootsect.obootsect.s ld86 -0 -s -o bootsectbootsect.o CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 操作系统安全实验报告 学生姓名 班级学号 指导教师 设计时间 《操作系统安全》实验一 ……Windows系统安全设置实验 一、实验目的 1、了解Windows操作系统的安全性 2、熟悉Windows操作系统的安全设置 3、熟悉MBSA的使用 二、实验要求 1、根据实验中的安全设置要求，详细观察并记录设置前后系统的变化，给出分析报告。 2、采用MBSA测试系统的安全性，并分析原因。 3、比较Windows系统的安全设置和Linux系统安全设置的异同。 三、实验内容人 1、配置本地安全设置，完成以下内容： （1）账户策略：包括密码策略（最小密码长度、密码最长存留期、密码最短存留期、强制密码历史等）和账户锁定策略（锁定阈值、锁定时间、锁定计数等） A．账户锁定策略： 账户锁定阈值：指用户输入几次错误的密码后将用户账户锁定，默认为0，代表不锁定 账户锁定时间：指当用户账户被锁定后经过多长时间会自动解锁，0表示只有管理员才能受控解锁 复位账户锁定计数器：指用户由于输入密码错误开始计数时，计数器保持的时间，当时间过后，计数器复位为0. B.密码策略 （2）账户和口令的安全设置：检查和删除不必要的账户（User用户、Duplicate User用户、测试用户、共享用户等）、禁用guest账户、禁止枚举帐号、创建两个管理员帐号、创建陷阱用户（用户名为Administrator、权限设置为最低）、不让系统显示上次登录的用户名。 A.创建用户： 控制面板----管理工具----计算机管理-----本地用户和组-----用户---创建用户B.修改用户权限： 控制面板---用户账户---管理其他账户---更改账户类型 C.禁止枚举账号： 禁止原因：枚举账号指某些具有黑客行为的蠕虫病毒可以通过扫描WindowsXP系统的指定端口，然后通过共享会话猜测管理员系统密码，因此需要禁止枚举账号 方法：本地安全设置-“安全设置”-“本地策略”-“安全选项”-双击对匿名连接的额外限制-不允许枚举SAM账号和共享” 嵌入式实时操作系统实验报告 任务间通信机制的建立 系别计算机与电子系 专业班级***** 学生姓名****** 指导教师 ****** 提交日期 2012 年 4 月 1 日 一、实验目的 掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，任务使用信号量的一般原理。掌握在基于优先级的可抢占嵌入式实时操作系统的应用中，出现优先级反转现象的原理及解决优先级反转的策略——优先级继承的原理。 二、实验内容 1.建立并熟悉Borland C 编译及调试环境。 2.使用课本配套光盘中第五章的例程运行（例5-4,例5-5，例5-6），观察运行结果，掌握信号量的基本原理及使用方法，理解出现优先级反转现象的根本原因并提出解决方案。 3.试编写一个应用程序，采用计数器型信号量（初值为2），有3个用户任务需要此信号量，它们轮流使用此信号量，在同一时刻只有两个任务能使用信号量，当其中一个任务获得信号量时向屏幕打印“TASK N get the signal”。观察程序运行结果并记录。 4. 试编写一个应用程序实现例5-7的内容，即用优先级继承的方法解决优先级反转的问题，观察程序运行结果并记录。 5.在例5-8基础上修改程序增加一个任务HerTask,它和YouTask一样从邮箱Str_Box里取消息并打印出来，打印信息中增加任务标识，即由哪个任务打印的；MyTask发送消息改为当Times为5的倍数时才发送，HerTask接收消息采用无等待方式，如果邮箱为空，则输出“The mailbox is empty”, 观察程序运行结果并记录。 三、实验原理 1. 信号量 μC/OS-II中的信号量由两部分组成：一个是信号量的计数值，它是一个16位的无符号整数（0 到65,535之间）；另一个是由等待该信号量的任务组成的等待任务表。用户要在OS_CFG.H中将OS_SEM_EN开关量常数置成1，这样μC/OS-II 才能支持信号量。 操作系统实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT 许昌学院 《操作系统》实验报告书学号： 姓名：闫金科 班级：14物联网工程 成绩: 2016年02月 实验一Linux的安装与配置 一、实验目的 1.熟悉Linux系统的基本概念，比如Linux发行版、宏内核、微内核等。 2.掌握Linux系统的安装和配置过程，初步掌握Linux系统的启动和退出方 法。 3.熟悉Linux系统的文件系统结构，了解Linux常用文件夹的作用。 二、实验内容 1.从网络上下载VMware软件和两个不同Linux发行版镜像文件。 2.安装VMware虚拟机软件。 3.在VMware中利用第一个镜像文件完成第一个Linux的安装，期间完成网络 信息、用户信息、文件系统和硬盘分区等配置。 4.在VMware中利用第二个镜像文件完成第二个Linux的安装，并通过LILO或 者GRUB解决两个操作系统选择启动的问题。 5.启动Linux系统，打开文件浏览器查看Linux系统的文件结构，并列举出 Linux常用目录的作用。 三、实验过程及结果 1、启动VMware，点击新建Linux虚拟机，如图所示： 2、点击下一步，选择经典型，点击下一步在选择客户机页面选择 Linux，版本选择RedHatEnterpriseLinux5，如图所示： 3、点击下一步创建虚拟机名称以及所要安装的位置，如图所示： 4、点击下一步，磁盘容量填一个合适大小，此处选择默认值大小 10GB，如图所示： 5、点击完成，点击编辑虚拟机设置，选择硬件选项中的CD-ROM （IDE...）选项，在右侧连接中选择“使用ISO镜像（I）”选项，点 击“浏览”，找到Linux的镜像文件，如图所示： 实验报告 实验课程名称：操作系统 实验地点：南主楼七楼机房 2018—2019学年（一）学期 2018年 9月至 2019 年 1 月 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：刘一男 实验一 实验项目：分时系统模拟 实验学时：2实验日期： 2018-10-25 成绩： 实验目的利用程序设计语言模拟分时系统中多个进程按时间片轮转调度算法进行进程调度的过程； 假设有五个进程A，B，C，D，E，它们的到达时间及要求服务的时间分别为：进程名 A B C D E 到达时间0 1 2 3 4 服务时间 4 3 4 2 4 时间片大小为1，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：BDACE （1）修改时间片大小为2，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：ADBCE （2）修改时间片大小为4，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间. 顺序：ABCDE 1、思考 时间片的大小对调度算法产生什么影响？对计算机的性能产生什么影响？答：通过对时间片轮转调度算法中进程最后一次执行时间片分配的优化,提出了一种改进的时间片轮转调度算法,该算法具有更好的实时性,同时减少了任务调度次数和进程切换次数,降低了系统开销,提升了CPU的运行效率,使操作系统的性能得到了一定的提高。 A B C D E 时间片为1 周转时间12 9 14 8 13 3 3 3.5 4 3.25 带权周转 时间 时间片为2 周转时间8 12 13 7 13 2 4 3.25 3.5 3.25 带权周转 时间 时间片为4 周转时间 4 6 9 10 13 1 2 2.25 5 3.25 带权周转 时间 西安邮电大学 （计算机学院） 课实验报告 实验名称：进程管理 专业名称：计算机科学与技术 班级： 学生： 学号（8位）： 指导教师： 实验日期：*****年**月**日 一. 实验目的及实验环境 目的：（1）加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。 （2）进一步认识并发执行的实质。 （3）分析进程竞争资源现象，学习解决进程互斥的方法。 （4）了解Linux系统中进程通信的基本原理。 环境：Linux操作系统环境： 二. 实验容 （1）阅读Linux的sched.h源文件，加深对进程管理概念的理解。 （2）阅读Linux的fork.c源文件，分析进程的创建过程。 三．方案设计 （1）进程的创建 编写一段源程序，使系统调用fork()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”和字符“c”。试观察纪录屏幕上的显示结果，并分析原因。（2）进程的控制 修改已编写的程序，将每个进程输出一个字符改为每个进程输出一句话，在观察程序执行时屏幕出现的现象，并分析原因。 如果在程序中使用调用lockf()来给每一个子进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。 （3）①编写一段程序，使其现实进程的软中断通信。 要求：使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按DEL键）；当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用Kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后分别输出下列信息后终止： Child Processll is Killed by Parent! Child Processl2 is Killed by Parent! 父进程等待两个子进程终止后，输出如下的信息后终止 Parent Process is Killed! 程序流程图如下： 操作系统实验报告 银行家算法 班级：计算机()班 姓名：李君益 学号：(号) 提交日期： 指导老师: 林穗 一、设计题目 加深了解有关资源申请、避免死锁等概念，并体会和了解死锁和避免死锁的具体实施方法。 要求编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用银行家算法，有效的防止和避免死锁的发生。 二、设计要求 内容： 编制银行家算法通用程序，并检测思考题中所给状态的安全性。 要求： (1)下列状态是否安全？(三个进程共享个同类资源) 进程已分配资源数最大需求数 (状态) (状态) (2)考虑下列系统状态 分配矩阵最大需求矩阵可用资源矩阵 问系统是否安全？若安全就给出所有的安全序列。若进程请求()，可否立即分配？ 三、设计分析 一．关于操作系统的死锁 ．死锁的产生 计算机系统中有许多独占资源，他们在任一时刻只能被一个进程使用，如磁带机，绘图仪等独占型外围设备，或进程表，临界区等软件资源。两个进程同时向一台打印机输出将导致一片混乱，两个进程同时进入临界区将导致数据库错误乃至程序崩溃。正因为这些原因，所有操作系统都具有授权一个进程独立访问某一辞源的能力。一个进程需要使用独占型资源必须通过以下的次序： ●申请资源 ●使用资源 ●归还资源 若申请施资源不可用，则申请进程进入等待状态。对于不同的独占资源，进程等待的方式是有差别的，如申请打印机资源、临界区资源时，申请失败将一位这阻塞申请进程；而申请打开文件文件资源时，申请失败将返回一个错误码，由申请进程等待一段时间之后重试。只得指出的是，不同的操作系统对于同一种资源采取的等待方式也是有差异的。 在许多应用中，一个进程需要独占访问多个资源，而操作系统允许多个进程并发执行共享系统资源时，此时可能会出现进程永远被阻塞的现象。这种现象称为“死锁”。 2.死锁的定义 一组进程处于死锁状态是指：如果在一个进程集合中的每个进程都在等待只能由该集合中的其他一个进程才能引发的时间，则称一组进程或系统此时发生了死锁。 ．死锁的防止 .死锁产生的条件： ●互斥条件 操作系统安全实验2 一、实验目的 1、了解Linux操作系统的安全性 2、熟悉Linux操作系统的安全设置 3、建立Linux操作系统的基本安全框架 二、实验要求 1、根据实验中的安全设置要求，详细观察并记录设置前后系统的变化，给出分析报告。 2、使用RPM对系统的软件进行管理，验证系统内软件的完整性，并分析结果。 3、比较Windows系统的安全设置和Linux系统安全设置的异同。 三、实验内容 1、账户和口令安全 (1)查看和添加账户 在终端下输入命令：useradd ***，建立一个新账户； cat /etc/shadaw, 查看系统中的账户列表； (2)添加和更改密码：passwd命令 (3)查看Linux系统中是否有用于检测密码安全的黑客技术语字典及密码检测模块：locate pam_cracklib.so dict|grep crack 2.账户安全设置 （1）强制用户首次登陆时修改口令，强制每90天更改一次口令，并提前10天提示：chage命令 （2）账户的禁用与恢复：passwd命令，锁定除root之外的不必要的超级用户 （3）建立用户组，设置用户：groupadd命令、groupmod命令、gpasswd命令 （4）设置密码规则：/etc/login.defs文件编辑修改，设置用户的密码最长使用天数、最小密码长度等 （5）为账户和组相关系统文件加上不可更改属性，防止非授权用户获取权限：chattr命令、 （6）删除用户和用户组：userdel命令、groupdel命令 （7）限制su命令提权：/etc/pam.d/su文件，在头部添加命令：auth required /lib/security/pam_wheel.so group=wheel 这样，只有wheel组的用户可以su到root用户 （8）将用户加入到某个组：usermod命令 （9）确认shadow中的空口令帐号：awk命令 实验题目进程的创建小组合作否姓名班级学号 一、实验目的 1、了解进程的创建。 2、了解进程间的调用以及实现。 3、分析进程竞争资源的现象，学习解决互斥的方法。 4、加深对进程概念的理解，认识并发执行的本质。 二．实验环境 Windows 系统的计算机一台，安装了Linux虚拟机 三、实验内容与步骤 1、fork（）系统调用的使用例子 程序代码： #include wait(0); printf("parent process doesn't change the glob and loc:\n"); printf("glob=%d,loc=%d\n",glob,loc); exit(0); } 运行结果： 2、理解vofork（）调用： 程序代码： #include操作系统实验报告--实验一--进程管理
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