东北大学 操作系统实验三报告
操作系统实验报告
班级物联网1302班
学号
姓名
实验3 进程同步和通信-生产者和消费者问题模拟1. 目的：
调试、修改、运行模拟程序，通过形象化的状态显示，使学生理解进程的概念，了解同步和通信的过程，掌握进程通信和同步的机制，特别是利用缓冲区进行同步和通信的过程。通过补充新功能，使学生能灵活运用相关知识，培养创新能力。
2. 内容及要求：
1) 调试、运行模拟程序。
2) 发现并修改程序中不完善的地方。
3) 修改程序，使用随机数控制创建生产者和消费者的过程。
4) 在原来程序的基础上，加入缓冲区的写互斥控制功能，模拟多个进程存取一个公共缓冲区，当有进程正在写缓冲区时，其他要访问该缓冲区的进程必须等待，当有进程正在读取缓冲区时，其他要求读取的进程可以访问，而要求写的进程应该等待。
5) 完成1)、2)、3）功能的,得基本分,完成4)功能的加2分,有其它功能改进的再加2分
3. 程序说明：
本程序是模拟两个进程，生产者（producer）和消费者(Consumer)工作。生产者每次产生一个数据，送入缓冲区中。消费者每次从缓冲区中取走一个数据。缓冲区可以容纳8个数据。因为缓冲区是有限的，因此当其满了时生产者进程应该等待，而空时，消费者进程应该等待；当生产者向缓冲区放入了一个数据，应唤醒正在等待的消费者进程，同样，当消费者取走一个数据后，应唤醒正在等待的生产者进程。就是生产者和消费者之间的同步。
每次写入和读出数据时，都将读和写指针加一。当读写指针同样时，又一起退回起点。当写指针指向最后时，生产者就等待。当读指针为零时，再次要读取的消费者也应该等待。
为简单起见，每次产生的数据为0-99的整数，从0开始，顺序递增。两个进程的调度是通过运行者使用键盘来实现的。
4. 程序使用的数据结构
进程控制块：包括进程名，进程状态和执行次数。
缓冲区：一个整数数组。
缓冲区说明块：包括类型，读指针，写指针，读等待指针和写等待指针。
5. 程序使用说明
启动程序后，如果使用'p'键则运行一次生产者进程，使用'c'键则运行一次消费者进程。通过屏幕可以观察到两个进程的状态和缓冲区变化的情况。
6.实验流程图
开始
初始化进程控制块
初始化生产者进程
初始化消费者进程
进程调度
调度生产者进
程？
调度消费者进程？
n n
生产者处于阻塞状态
结束调度？结束n
y
y
n
结束y
缓存区已满？
生产者进程被阻
塞
y
n 消费者处于阻塞
y
结束
y
缓冲区为空？
n
n
消费者被阻塞
往缓冲区添加一个数据生产者添加数据指
针移到下一个位置下一个位置>8下一个位置值0有消费者进程被阻塞调用消费者进程n
y
y
消费缓冲区里的一个数据
有生产者进程被阻塞调用生产者进程
消费者进程消费指针移到下一个位置
消费者进程指针与生产者进程指针相同两个指针均置0
y 下一位置置0
下一个位置>8n y
n y n n
缓冲区可用？y
阻塞该生产者n 缓冲区可用？阻塞该消费者
n y
源程序
#include
#include
#include
#define PIPESIZE 8
enum Status { RUN, WAIT, READY };
#define NORMAL 0
#define SLEEP 1
#define AWAKE 2
struct PCB
{
char name[3];
enum Status status;
int time;
};
struct waitqueue
{
struct PCB pcb;
struct waitqueue *next;
};
struct PCB *producer; /* write wait point */
struct PCB *consumer; /* read wait point */ struct waitqueue *headerqueue, *tailqueue;
int writeptr;
int readptr;
int writein, readout;
int buffer[PIPESIZE];
int empty, full;
void runp(char in[3]), runc(char in[3]), print();
int main()
{
char in[3];
writeptr = 0;
readptr = 0;
writein = 0;
empty = PIPESIZE;
full = 0;
producer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
consumer = (struct PCB *)malloc(sizeof(struct PCB));
headerqueue = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue));
headerqueue->next = NULL;
tailqueue = headerqueue;
producer->status = READY;
consumer->status = WAIT;
producer->time = consumer->time = 0;
printf("Now starting the program!\n");
printf("Press 'p1' to run PRODUCER1,Press 'p1' to run PRODUCER2 \n");
printf("Press 'c1' to run CONSUMER1,Press 'c2' to run CONSUMER2 \n");
printf("Press 'e' to exit from the program.\n");
while (1)
{
strcpy(in, "N");
while (!strcmp(in, "N"))
{
printf("\n");
scanf("%s", in);
if (strcmp(in, "e") && strcmp(in, "p1") && strcmp(in, "p2") && strcmp(in, "c1") && strcmp(in, "c2"))
{
printf("error,please input again!!!\n");
strcpy(in, "N");
}
}
if ('p' == in[0])
{
runp(in);
producer->time++;
}
else if ('c' == in[0])
{
runc(in);
consumer->time++;
}
else
{
//printf("PRODUCER product %d times\n", producer->time);
//printf("CONSUMER consumer %d times\n", consumer->time);
exit(0);
}
print();
printf("\n");
}
}
void runp(char in[3])
{
if (full >= 8)
{
struct waitqueue *search;
search = headerqueue->next;
while (search != NULL)
{
if (!strcmp(in, search->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,))
{
printf("error!!!\n");
exit(1);
}
search = search->next;
}
producer->status = WAIT;
printf("PRODUCER %s process is waiting, can't be scheduled.\n", in);
struct waitqueue *p = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue));
strcpy(p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,, in);
p->pcb.status = WAIT;
p->pcb.time = producer->time + 1;
p->next = NULL;
tailqueue->next = p;
tailqueue = p;
full++;
}
else
{
writein = (writein + 1) % 100;
producer->status = RUN;
printf("run PRODUCER %s process . product %d ", in, writein);
buffer[writeptr] = writein;
if (empty>8)
{
struct waitqueue *p;
p = headerqueue->next;
printf("run CONSUMER %s process. use %d", p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,, buffer[writeptr]);
if (tailqueue == p)
{
tailqueue = headerqueue;
}
headerqueue->next = p->next;
free(p);
consumer->status = WAIT;
empty--;
}
else
{
if (writeptr > readptr)
{
writeptr++;
if (writeptr >= PIPESIZE)
{
writeptr = 0;
if (readptr == 0)
producer->status = WAIT;
else producer->status = READY;
}
}
else
{
writeptr++;
if (writeptr == readptr)
producer->status = WAIT;
else producer->status = READY;
}
consumer->status = READY;
empty--;
full++;
}
}
}
void runc(char in[3])
{
if (empty >= 8)
{
struct waitqueue *search;
search = headerqueue->next;
while (search != NULL)
{
if (!strcmp(in, search->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,))
{
printf("error!!!\n");
exit(1);
}
search = search->next;
}
consumer->status = WAIT;
printf("CONSUMER %s is waiting, can't be scheduled.\n",in);
struct waitqueue *p = (struct waitqueue *)malloc(sizeof(struct waitqueue));
strcpy(p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,, in);
p->pcb.status = WAIT;
p->pcb.time = consumer->time + 1;
p->next = NULL;
tailqueue->next = p;
tailqueue = p;
empty++;
}
else
{
consumer->status = RUN;
readout = buffer[readptr];
printf("run CONSUMER %s process. use %d ", in, readout);
if (full>8)
{
writein = (writein + 1) % 100;
buffer[writeptr] = writein;
struct waitqueue *p;
p = headerqueue->next;
printf("run PRODUCER %s process. product %d ", p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,, buffer[writeptr]);
if (tailqueue == p)
{
tailqueue = headerqueue;
}
headerqueue->next = p->next;
free(p);
producer->status = WAIT;
full--;
writeptr++;
readptr++;
}
else
{
if (readptr > writeptr)
{
readptr++;
if (readptr >= PIPESIZE)
{
readptr = 0;
if (writeptr == 0)
consumer->status = WAIT;
else
consumer->status = READY;
}
else consumer->status = READY;
}
else
{
readptr++;
if (readptr == writeptr)
{
consumer->status = WAIT;
writeptr = readptr = 0;
}
else consumer->status = READY;
producer->status = READY;
}
full--;
empty++;
}
}
}
void print()
{
int i = 0;
int j = 0;
int low = 0;
int high = 0;
printf("\n");
for (i; i < PIPESIZE; i++)
printf("--------");
printf("\n");
if (readptr < writeptr)
{
for (low = 0; low < readptr; low++)
printf("| |");
for (low = readptr; low < writeptr; low++) {
printf("| %2d |", buffer[low]);
}
for (low = writeptr; low } else if (readptr > writeptr) { for (low = 0; low < writeptr; low++) printf("| %2d |", buffer[low]); for (low = writeptr; low < readptr; low++) printf("| |"); for (low = readptr; low < PIPESIZE; low++) { printf("| %2d |", buffer[low]); } } else if (producer->status == WAIT) { for (low = 0; low < PIPESIZE; low++) { printf("| %2d |", buffer[low]); } } else { for (low = 0; low < PIPESIZE; low++) { printf("| |"); } } printf("\n"); for (i = 0; i < PIPESIZE; i++) printf("--------"); printf("\n"); if (producer->status == WAIT && NULL !=headerqueue->next) { struct waitqueue *p = headerqueue->next; while (NULL != p) { printf(" PRODUCER %s process are waitting\n", p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,); p = p->next; } } else printf("PRODUCER ready \n"); if (consumer->status == WAIT &&headerqueue->next) { struct waitqueue *p = headerqueue->next; while (NULL != p) { printf(" CONSUMER %s process are waitting\n", p->https://www.wendangku.net/doc/ab15242889.html,); p = p->next; } } else printf("CONSUMER ready\n "); } 实验结果： 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; 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： 课程实验报告 课程名称姓名实验名称实验目的及要求 实验3进程并发与同步 1、加深对进程概念的理解，区分进程并发执行与串行执行； 2、掌握进程并发执行的原理，理解进程并发执行的特点； 3、了解fork()系统调用的返回值，掌握用fork()创建进程的方法；熟悉wait、exit等系统调用； 4、能利用相应的系统调用实现进程树与进程间的同 步。 实 验操作系统：linux Un bu ntu 11.10 环 境实验工具：Vmware 实验内容 1、编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork()创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father ”，儿子进 程执行时屏幕显示“ I am son "，女儿进程执行时屏幕显示“ I am daughter ”。 要求多次连续反复运行这个程序，观察屏幕显示结果的顺序，直至出现不一样的情况为止。要求有运行结果截图与结果分析 2、连续4个fork()的进程家族树，family1-1.c 程序清单如下： #in clude 3、 修改程序1,在父、子进程中分别使用 wait 、exit 等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束， 才可以输出消息。 写出相应的同 步控制，并分析运行结果。 4、 创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ ls -I ”，已知 该键盘命令的路径与文件名为： /bin/ls 。父进程创建子进程， 并加载./child2 程序。 写出相应的程序代码并分析程序运行结果。 1、编写一 C 语言程序，实现在程序运行时通过系统调用 fork()创建两个子进 程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“ I am father ”， 儿子进程执行时屏幕显示“ I am son ”，女儿进程执行时屏幕显示“ I am daughter "。并且反复的测试，观察每一次的执行的顺序有什么不同 2、修改程序1,在父、子进程中分别使用 wait 、exit 等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ ls -I ”，已知 该键盘命令的路径与文件名为： /bin/ls 。父进程创建子进程， 并加载./child2 程序。 法 描 述 及 实 验 步 骤 调 试过 程及实 验结果 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]; 课程实验报告 3、修改程序1，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。写出相应的同步控制，并分析运行结果。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ls -l”，已知该键盘命令的路径与文件名为：/bin/ls。父进程创建子进程，并加载./child2程序。写出相应的程序代码并分析程序运行结果。 算法描述及实验步骤 1、编写一C语言程序，实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进 程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”， 儿子进程执行时屏幕显示“I am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。并且反复的测试，观察每一次的执行的顺序有什么不同 2、修改程序1，在父、子进程中分别使用wait、exit等系统调用“实现”其同 步推进，父进程必须等待儿子进程与女儿进程结束，才可以输出消息。 4、创建一个子进程，并给它加载程序，其功能是调用键盘命令“ls -l”，已知该键盘命令的路径与文件名为：/bin/ls。父进程创建子进程，并加载./child2程序。 调试过程及实验结果 总结 1、实现在程序运行时通过系统调用fork( )创建两个子进程，使父、子三进程并发执行，父亲进程执行时屏幕显示“I am father”，儿子进程执行时屏幕显示“I am son”，女儿进程执行时屏幕显示“I am daughter”。这一点需要注意。返回结果时，由于每一次的不确定性，所以要想得到比较具有说服性的，就必须经过多次的测试。 2、连续4个fork()的进程家族树在进行实验的时候可能会出现进程输出信息一直一样的情况，需要多次执行输出才有可能会看到输出结果不一样的情况 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 昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2012 —2013 学年第二学期） 课程名称：操作系统开课实验室：信自楼445 2013 年 5 月 16 日 一、实验要求 对给定的一个页面走向序列，请分别用先进先出算法和二次机会算法，计算淘汰页面的顺序、缺页次数和缺页率，具体的页面走向可参考教材例题或习题。 二、实验目的 存储管理的主要功能之一是合理地分配空间。请求页式管理是一种常用的虚拟存储管理技术。通过本次实验，要求学生通过编写和调试地址转换过程的模拟程序以加强对地址转换过程的了解，通过请求页式存储管理中页面置换算法模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理的页面置换算法。 三、实验原理及基本技术路线图（方框原理图） 用C或C++语言模拟实现请求式分页管理。要求实现：页表的数据结构、分页式内存空间的分配及回收（建议采用位图法）、地址重定位、页面置换算法（从FIFO,LRU,NRU中任选一种）。 提示：可先用动态申请的方式申请一大块空间，然后假设该空间为内存区域，对该空间进行 流程图： 数据结构定义: 我提供定义了两个类。第一个类就是页面类，在这类里面包括一些重要的数据成员。 有页号（page_no），页框号（frame_no），页面是否在内存的标志（flag（1表示在内存，0表示不在内存）），访问次数（times）。另一个类是进程控制块类PCB。类的数据成员有id（进程编号），name（进程名），size（进程大小），*p（页类指针）。在本类中，有一些成员函数:构造函数（用来初始化本类的所有数据），displayPCB（输出函数），convert（地址映射函数），allocation（分配函数），restore（回收函数）。另外还有一些类外的函数：initMemorySpace（初始化内存空间的函数），displayMemorySpace（输出内存空间的状态1（表示占用）0（表示空））。 四、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。 计算机一台 五、实验方法、步骤 程序代码： #include 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 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 操作系统实验报告 学院：计算机与通信工程学院 专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 2014年 1 月 1 日 实验一线程的状态和转换（5分） 1 实验目的和要求 目的：熟悉线程的状态及其转换，理解线程状态转换与线程调度的关系。 要求： （1）跟踪调试EOS线程在各种状态间的转换过程，分析EOS中线程状态及其转换的相关源代码； （2）修改EOS的源代码，为线程增加挂起状态。 2 完成的实验内容 2.1 EOS线程状态转换过程的跟踪与源代码分析 （分析EOS中线程状态及其转换的核心源代码，说明EOS定义的线程状态以及状态转换的实现方法；给出在本部分实验过程中完成的主要工作，包括调试、跟踪与思考等） 1.EOS 准备了一个控制台命令“loop ”，这个命令的命令函数是 ke/sysproc.c 文件中的ConsoleCmdLoop 函数（第797行，在此函数中使用 LoopThreadFunction 函数（第755 行）创建了一个优先级为 8 的线程（后面简称为“loop 线程”），该线程会在控制台中不停的（死循环）输出该线程的ID和执行计数，执行计数会不停的增长以表示该线程在不停的运行。loop命令执行的效果可以参见下图： 2. 线程由阻塞状态进入就绪状态 （1）在虚拟机窗口中按下一次空格键。 （2）此时EOS会在PspUnwaitThread函数中的断点处中断。在“调试”菜单中选择“快速监视”，在快速监视对话框的表达式编辑框中输入表达式“*Thread”，然后点击“重新计算”按钮，即可查看线程控制块（TCB）中的信息。其中State域的值为3（Waiting），双向链表项StateListEntry的Next和Prev指针的值都不为0，说明这个线程还处于阻塞状态，并在某个同步对象的等待队列中；StartAddr域的值为IopConsoleDispatchThread，说明这个线程就是控制台派遣线程。 （3）关闭快速监视对话框，激活“调用堆栈”窗口。根据当前的调用堆栈，可以看到是由键盘中断服务程序（KdbIsr）进入的。当按下空格键后，就会发生键盘中断，从而触发键盘中断服务程序。在该服务程序的最后中会唤醒控制台派遣线程，将键盘事件派遣到活动的控制台。 （4）在“调用堆栈”窗口中双击PspWakeThread函数对应的堆栈项。可以看到在此函数中连续调用了PspUnwaitThread函数和PspReadyThread函数，从而使处于阻塞状态的控制台派遣线程进入就绪状态。 （5）在“调用堆栈”窗口中双击PspUnwaitThread函数对应的堆栈项，先来看看此函数是如何改变线程状态的。按F10单步调试直到此函数的最后，然后再从快速监视对 Windows操作系统C/C++ 程序实验 姓名：___________________ 学号：___________________ 班级：___________________ 院系：___________________ ______________年_____月_____日 实验三Windows 2000/xp线程同步 一、背景知识 二、实验目的 在本实验中，通过对事件和互斥体对象的了解，来加深对Windows 2000/xp线程同步的理解。 1) 回顾系统进程、线程的有关概念，加深对Windows 2000/xp线程的理解。 2) 了解事件和互斥体对象。 3) 通过分析实验程序，了解管理事件对象的API。 4) 了解在进程中如何使用事件对象。 5) 了解在进程中如何使用互斥体对象。 6) 了解父进程创建子进程的程序设计方法。 三、工具/准备工作 在开始本实验之前，请回顾教科书的相关内容。 您需要做以下准备： 1) 一台运行Windows 2000/xp Professional操作系统的计算机。 2) 计算机中需安装V isual C++ 6.0专业版或企业版。 四、实验内容与步骤 1. 事件对象 清单4-1程序展示了如何在进程间使用事件。父进程启动时，利用CreateEvent() API创建一个命名的、可共享的事件和子进程，然后等待子进程向事件发出信号并终止父进程。在创建时，子进程通过OpenEvent() API打开事件对象，调用SetEvent() API使其转化为已接受信号状态。两个进程在发出信号之后几乎立即终止。 步骤1：登录进入Windows 2000/xp Professional。 步骤2：在“开始”菜单中单击“程序”-“Microsoft V isual Studio 6.0”–“Microsoft V isual C++ 6.0”命令，进入V isual C++窗口。 步骤3：在工具栏单击“打开”按钮，在“打开”对话框中找到并打开实验源程序3-1.cpp。 步骤4：单击“Build”菜单中的“Compile 3-1.cpp”命令，并单击“是”按钮确认。系统 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 实时操作系统实验报告 专业：11通信工程 学号：20110306136 姓名: 王帅 指导老师：申屠浩 实验二 任务管理实验 实验目的： 1、理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程； 2、掌握μC/OS -II 中任务管理的基本方法（挂起、解挂）； 3、熟练使用μC/OS -II 任务管理的基本系统调用。 实验要求与思路： 为了体现任务的各个基本状态及其变迁过程，本实验设计了T0、T1和T3三个任务，它们交替运行，如图2-2所示。 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 图2-2 注意： 图中的栅格并不代表严格的时间刻度，而仅仅表现各任务启动和执行的相对先后关系。 说明： 在系统完成初始化后，可以先创建并启动优先级最低的TaskStart ，由它创建其他3个应用任务T0、T1和T2，之后整个系 T0 T2 T1 T0 T1 T2 T1 T0 统的运行流程如下： 1）优先级最高的T0开始执行，之后T0挂起自己； 2）然后系统调度选中T1开始执行，之后T1挂起自己； 3）接着系统调度选中T2,之后唤醒T0； 4）如此循环 实现提示： 在启动任务中创建三个任务后，应挂起任务1和任务2。 在每个任务恢复其它任务并挂起自己之前，显示当前三个任务的状态，并延时1秒。 函数说明： void PC_GetDateTime (char *s)； 获取"YYYY-MM-DD HH:MM:SS"格式的时间字串存放在字符串s中，s的长度最少为21字节。 void PC_DispStr (INT8U x, INT8U y, INT8U *s, INT8U color)； 在y行x列以color颜色值显示字串s，注意color由背景色和前景色两种颜色构成。 INT8U OSTimeDlyHMSM (INT8U hours, INT8U minutes, INT8U seconds, INT16U milli)； 按时、分、秒、毫秒设置进行延时。 void OSTimeDly (INT16U ticks) 按ticks值进行延时，1 ticks一般为10ms。 INT32U OSTimeGet (void) 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： 学生学号0121210680225 实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称操作系统 开课学院计算机科学与技术学院 指导老师姓名刘军 学生姓名李安福 学生专业班级软件sy1201 2014 — 2015 学年第一学期 《操作系统》实验教学大纲 课程编号： 课程名称：操作系统/Operating System 实验总学时数：12学时 适应专业：计算机科学与技术、软件工程 承担实验室：计算机科学与技术学院实验中心 一、实验教学的目的和任务 通过实验掌握Linux系统下常用键盘命令、系统调用、SHELL编程、后台批处理和C程序开发调试手段等基本用法。 二、实验项目及学时分配 序号实验项目名称实验学时实验类型开出要求 01 Linux键盘命令和vi 2 设计必开 02 Linux下C编程 2 设计必开 03 SHELL编程和后台批处理 2 设计必开 04 Linux系统调用（time） 2 设计必开 05 Linux进程控制(fork) 4 设计必开 三、每项实验的内容和要求: 1、Linux键盘命令和vi 要求：掌握Linux系统键盘命令的使用方法。 内容：见教材p4, p9, p40, p49-53, p89, p100 2、Linux下的C编程 要求：掌握vi编辑器的使用方法；掌握Linux下C程序的源程序编辑方法；编译、连接和运行方法。 内容：设计、编辑、编译、连接以及运行一个C程序，其中包含键盘输入和屏幕输出语句。 3、SHELL编程和后台批处理 要求：掌握Linux系统的SHELL编程方法和后台批处理方法。 内容：(1) 将编译、连接以及运行上述C程序各步骤用SHELL程序批处理完成，前台运行。 (2) 将上面SHELLL程序后台运行。观察原C程序运行时输入输出情况。 (3) 修改调试上面SHELL程序和C程序，使得在后台批处理方式下，原键 盘输入内容可以键盘命令行位置参数方式交互式输入替代原键盘输入内容， 然后输出到屏幕。 4、Linux系统调用使用方法。操作系统实验报告--实验一--进程管理
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