操作系统课程设计.docx

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操作系统课程设计

湖南科技大学计算机科学与工程学院

操作系统课程设计报告

学号

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姓名班级指导老师：

完成时间：

实验一Windows进程管理

实验二Linux进程管理

实验三互斥与同步

实验四银行家算法的模拟与实现

实验五内存管理

实验六磁盘调度

实验七进程间通信

实验一Windows进程管理

、实验目的

1）学会使用VC编写基本的Win32ConsolApplication（控制台应用程序）。

2）2）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”。

3）3）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。

二、实验内容和步骤

（1）编写基本的Win32ConsolApplication

步骤1：

登录进入Windows系统，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，列出运行结果（如果运行不成功，则可能的原因是什么？

）

如果运行不成功可能是路径有问题或者没有通过编译。

（2）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1-2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，列出运行结果。

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。

运行结果：

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，列出运行结果。

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。

运行结果：

步骤4:

nclone为线程开始运行的编号,当nclone的值大于或者等于c_nCloneMax时程序运行一次即跳出；变量的定义和初始化方法（位置）只对程序的执行结果有影响；

（3）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1-3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，列出运行结果。

步骤3：

按源程序中注释中的提示，修改源程序1-3，编译执行（执行前请先保存已经完成的

工作），列出运行结果。

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：

按源程序中注释中的提示，修改源程序1-3，编译执行，列出运行结果

步骤5：

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。

首先，进程创建一个互斥体，打开互斥体，如遇到互斥，则进行处理，处理完后，释放互斥体，下面便是进程等待一个要处理的项目

三、实验心得与体会

每个进程都从调用CreateProcess（）?

API函数开始，该函数的任务是在对象管理器子系统内初始化进程对象。

每一进程都以调用ExitProcess（）或TerminateProcess（）API函数终止。

通常应用程序的框架负责调

用?

ExitProcess（）函数。

进程都是有始有终,其中有中断,还有处理进程间互斥的函数，已达到进程的完成后自然终止。

实验二Linux进程管理

一、实验目的通过进程的创建、撤销和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确进程和程序之间的区别。

二、背景知识

在Linux中创建子进程要使用fork（）函数，执行新的命令要使用exec（）系列函数，等待子进程结束使用wait（）函数，结束终止进程使用exit（）函数。

fork（）原型如下：

pid_tfork（void）;

fork建立一个子进程，父进程继续运行，子进程在同样的位置执行同样的程序。

对于父进程，fork（）返回子进程的pid,对于子进程，fork（）返回0。

出错时返回-1。

exec系列有6个函数，原型如下：

externchar**environ;

intexeclp（constchar*file,constchar*arg,...）;

intexecle（constchar*path,constchar*arg,...,char*constenvp[]）;

intexecv（constchar*path,char*constargv[]）;

intexecve（constchar*filename,char*constargv[],char*constenvp[]）;

intexecvp（constchar*file,char*constargv[]）;

exec系列函数用新的进程映象置换当前的进程映象.这些函数的第一个参数是待执行程序的路径名（文件名）。

这些函数调用成功后不会返回,其进程的正文（text）,数据（data）和栈（stack）段被待执行程序程序覆盖。

但是进程的PID和所有打开的文件描述符没有改变,同时悬挂信号被清除，信号重置为缺省行为。

在函数execl,execlp,和execle中,constchar*arg以及省略号代表的参数可被视为arg0,arg1,...,argn。

它们合起来描述了指向NULL结尾的字符串的指针列表，即执行程序的参数列表。

作为约定,第一个arg参数应该指向执行程序名自身,参数列表必须用NULL指针结束。

execv和execvp函数提供指向NULL结尾的字符串的指针数组作为新程序的参数列表。

作为约定，指针数组中第一个元素应该指向执行程序名自身。

指针数组必须用NULL指针结

束。

execle函数同时说明了执行进程的环境（environment）,它在NULL指针后面要求一个附加参数，NULL指针用于结束参数列表,或者说,argv数组。

这个附加参数是指向NULL结尾的字符

串的指针数组,它必须用NULL指针结束。

其它函数从当前进程的environ外部变量中获取新进程的环境。

execlp和execvp可根据path搜索合适的程序运行，其它则需要给出程序全路径。

execve（）类似execv（），但是加上了环境的处理。

wait（）,waitpid（）可用来等待子进程结束。

函数原型：

#include

pid_twait（int*stat_loc）;

pid_twaitpid（pid_tpid,int*stat_loc,intoptions）;

当进程调用wait，它将进入睡眠状态直到有一个子进程结束。

wait函数返回子进程的进程id，stat_loc中返回子进程的退出状态。

waitpid的第一个参数pid的意义：

pid>0:

等待进程id为pid的子进程。

pid==0:

等待与自己同组的任意子进程。

pid==-1:

等待任意一个子进程

pid<-1:

等待进程组号为-pid的任意子进程。

因此，wait（&stat）等价于waitpid（-1,&stat,0）,waitpid第三个参数option可以是0,

WNOHANG,WUNTRACED几者的组合。

三、实验内容与步骤

（1）进程的创建

任务要求：

编写一段程序，使用系统调用fork（）创建两个子进程。

当此程序行在系统中

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”；两子进程分别显示字符“b”和字符“c”。

步骤1:

使用vi或gedit新建一个fork_demo.c程序，然后拷贝清单2-1中的程序，使用cc或者gcc编译成可执行文件fork_demo。

例如，可以使用gcc-ofork_demofork_demo.c完成编译。

步骤2:

在命令行输入./forkdemo运行该程序。

（2）子进程执行新任务

任务要求：

编写一段程序，使用系统调用fork（）创建一个子进程。

子进程通过系统调用exec更换自己原有的执行代码，转去执行Linux命令/bin/Is（显示当前目录的列表），然后调用

exit（）函数结束。

父进程则调用waitpid（）等待子进程结束，并在子进程结束后显示子进程的标

识符，然后正常结束。

程序执行过程如图2-1所示。

步骤1:

使用vi或gedit新建一个exec_demo.c程序，然后拷贝清单2-2中的程序（该程序的执行如图2-1所示），使用cc或者gcc编译成可执行文件exec_demo。

例如，可以使用gcc-oexec_demoexec_demo.c完成编译。

步骤2:

在命令行输入./exec_demo运行该程序

步骤3:

观察该程序在屏幕上的显示结果，并分析

图2-1exec_demo.c程序的执行过程

四、实验心得及体会

这个课题的实验让我学会了Windows系统下虚拟机中的基本程序的编写，第一次在虚拟级的环

境中编写了这一个程序。

并通过进程的创建。

撤销和运行加深对进程概念和进程并发执行的理解，明确了进程和程序之间的区别。

实验三互斥与同步

一、实验目的

1）回顾操作系统进程、线程的有关概念，加深对Windows线程的理解。

2）了解互斥体对象，利用互斥与同步操作编写生产者-消费者问题的并发程序，加深对P（即

semWait）、V（即semSigna