操作系统实验CPU进程调度和内存分配java版.docx
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操作系统实验CPU进程调度和内存分配java版.docx
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操作系统实验CPU进程调度和内存分配java版
操作系统实验
第一期项目开发实现
实验名称EXP.1CPUScheduling
Exp.2Allocation&Reclaim
实验内容
一,选择一个调度算法,实现处理机调度;
二,处理机调度过程中,主存储器空间的分配和回收;
实验目的
一,多道系统中,当就绪进程数大于处理机数时,须按照某种策略决定哪些进程优先占用处理机。
本实验模拟实现处理机调度,以加深了解处理机调度的工作;
二,帮助了解在不同的存储管理方式下,应怎样实现主存空间的分配和回收;
实验题目
一,
(1)设计一个按照优先权调度算法实现处理机调度的程序;
(2)设计按时间片轮转实现处理机调度的程序;
二,在可变分区管理方式下,采用最先适应算法实现主存空间的分配和回收;
实验要求
一,(a),PCB内容:
进程名/PID;要求运行时间(单位时间);优先权;状态;PCB指针;——(因课程内容原因,这个指针在设计中没用)
1,可随机输入若干进程,并按优先权排序;
2,从就绪队列首选进程运行:
优先权-1/要求运行时间-1;要求运行时间=0时,撤销该进程;
3,重新排序,进行下一轮调度;
(b),最好采用图形界面;
(c),可随时增加进程;
(d),规定道数,设置后备队列和挂起状态。
若内存中进程数少于规定道数,可自动从后备队列调度一作业进入。
被挂起进程如=入挂起队列,设置解挂功能用于将指定挂起进程解挂入就绪队列;
(e),每次调度后,显示各进程状态;
二,(a),自行假设主存空间大小,预设操作系统所占大小并构造未分分区表;
表目内容:
起址、长度、状态(未分/空表目)
(b),结合实验一,PCB增加为:
{PID,要求运行时间,优先权,状态,所需内存大小,主存起始位置,PCB指针(失效)};
(C)采用最先适应算法分配主存空间;
(D),进程完成后,回收主存,并与相邻空闲分区合并;
实验过程及分析
1,初步设计:
2,详细设计:
(a),操作系统知识回顾:
(1)作业进入内存中,由CPU分配产生PCB属性,并通过PCB记录进程状态,实验即以PCB代表进程模拟调度过程;
(2)在多道系统中,多道系统中,当就绪进程数大于处理机数时,须按照某种策略决定哪些进程优先占用处理机,本实验采用优先级;
(3),进程调度时,规定若就绪队列进程数少于6个,则自动从后备队列调入一个作业;
(4),系统会将占有较多资源、预期结果不符合要求的进程自动挂起,并回收所占资源,而本实验设置为手动挂起;
(5),在适宜条件下,系统会将挂起的进程自动解挂,而且只解挂到就绪队列;本实验为简化操作,设置为手动解挂,若解挂条件合适(即CPU各种资源可用),则解挂到就绪队列,并分配内存;若解挂条件不适宜,则解挂至后备队列,但不分配内存(实际上这是不对的,因为作业进入内存,由CPU标记PCB后,不能撤销PCB再返回内存,除非该进程执行结束,但本程序为体现解挂的意思,还是错误地设计为可以解挂到后备队列,读者需注意,这个功能可以在代码中注销,另外也希望有高手可以改进);
(b),实验程序设计:
(1),本实验采用java语言编程,并实现GUI界面显示;
(2),为体现java语言面对对象程序设计的特点,实验设计为ProcessPCB、MemoryItem类封装PCB和所分配的内存各自的属性与方法;用ProcessRecords、MemoryRecords类封装数组方法;用SingleCPUScheduling实现GUI界面显示;
(3),ProcessPCB类中,定义PCB的进程名、要求运行时间、优先级、状态、主存起始位置、所需内存大小这6个属性,并定义各属性的get和set方法,定义equals方法用于对比类的属性,定义toString方法得到类属性的字符串,定义run方法封装优先权-1/要求运行时间-1的过程;MemoryItem类中,定义可分分区表每一可分记录的主存起始位置、内存大小及其get和set方法,定义toString方法得到可在界面显示的字符串;
(4),ProcessRecords封装PCB数组的添加元素addItem和删除元素removeItem方法,并构造函数getItem通过参数ProcessPCB和String查找数组元素,定义getNumberOfItems取数组大小,定义getItemsPriorities方法取所有数组元素的toString方法用于界面显示,定义iterator方法取得数组的迭代器;
(5),MemoryRecords用同样的设计思想封装以MemoryItem为数组元素的各属性和方法;
(6)SingleCPUScheduling类继承JFrame类,实现界面化显示;与上面相对应,实例化ProcessRecords(3次)和MemoryRecords(1次)作为私有变量,分别作为后备队列、就绪队列、挂起队列和内存可分分区表;在界面设计中,设计后备队列、挂起队列(附带解挂umount按钮)、就绪队列(附带挂起suspend按钮)可分分区表列表显示框,设置PCB添加框,附带添加至后备队列(addToBackup)、添加至就绪队列(addToReady)按钮,以及CPU当前执行状态显示框、系统日志显示框,和开始调度(systemStart)按钮,优先级和时间片单选按钮,以及时间片显示标签和文本编辑框;
(7)界面设计详解;后备队列显示框用于显示已添加至后备队列的ProcessRecords属性信息,其中主存起始位置默认为-1,表示未分配;挂起队列显示框用于显示从就绪队列挂起的PCB,其中属性“主存起始位置”(MemoryBase)将由非负数变为-1,表示挂起后收回内存;就绪队列显示框中显示就绪队列属性,其中“主存起始位置”均为非负,表示一分配内存;PCB信息添加框分列PCB6个属性显示标签和可编辑文本框,和添加按钮,用于添加PCB;系统日志显示框附属时间片显示标签和可编辑文本编辑框,可由用户决定时间片大小;
对于实验一,界面如下:
以上由SingleCPUScheduling001.java(另需ProcessPCB.java和PCBRdecords.java)
(8)附属功能添加完善;最重要的是为程序添加线程,是程序能以停顿一段时间的频率自动运行;后备队列、挂起队列添加total显示标签和不可编辑文本显示框,用于显示各自数组中元素数目,挂起队列附属删除(remove)按钮,可删除挂起队列中的元素;后备、挂起、就绪队列均添加监听器,用于响应用户单击操作,可以在PCB信息添加框显示用户单击的那一条PCB的信息;PCB信息添加框附属reset按钮,用于一键清空信息框中信息,方便输入;系统日志面板附属系统暂停(systemPause)和系统重置(systemReset)按钮,分别用于暂停运行(方便用户观察当前运行结果)和重置系统(方便用户重复使用程序,免去关闭后重启本程序的麻烦);最终界面如图:
实验结果报告级分析
1,程序完成了实验所有的基本要求;
2,本程序还存在一些技术上的问题,使得程序不能尽善尽美;如,PCB信息添加框没有“随机置入就绪队列”功能,添加PCB信息仍显得繁琐;就绪队列的挂起功能在程序自动运行时,存在反应异常(反应延迟或直接无反映);可分分区表只显示了当前可分的内存,没有显示已分的PCB及其对应内存使用情况,且没有利用图形和丰富的颜色来更好的展示;时间片设计还需要改进,使用效率不高;系统重置功能存在响应延迟的问题;另外,界面不够美观;还需要不断改进;
实验感想
通过这次实验,我对操作系统的进程调度和内存分配管理有了更加深入的了解,对操作系统内部的工作原理有了进一步的认识;
通过编程,也巩固了我的程序设计和代码编写的能力,实验过程中遇到的各种问题以及解决问题的过程与方法,都是我获益匪浅;
同时,程序的不完善,也将促使我在课程之后,继续学习、理解课程内容,并尽一切努力不断完善程序,做到尽善尽美;
程序代码
完整版(初学java,菜鸟级别,当然是将所学的全部照办照抄,实为臃肿,可为初学者引以为戒,注意代码质量!
)
这里谨贴出十分臃肿的代码,仅供初学者交流经验,重在开发的思想,了解开发的流程,而01版(精简版)代码在后面;
ProcessPCB.java
packagesrc;
publicclassProcessPCB{
//backupBAK后备ready就绪suspend挂起memory内存
privateStringPID;
privateintRequiredTime;
//privateStringPriority;
privateintPriority;
privateStringStatus;
privateintMwmoryBase=0000;
privateintMemoryLimit;
//privateStringPCBPointer;
publicProcessPCB(StringinitpID,intinitRTime,intinitpriority,
Stringstatus,intinitBase,intinitLimit){
this.PID=initpID;
this.RequiredTime=initRTime;
this.Priority=initpriority;
this.Status=status;
this.MwmoryBase=initBase;
this.MemoryLimit=initLimit;
}
publicStringgetPID(){
if(this.PID==null)
return"";
else
returnthis.PID;
}
publicvoidsetPID(Stringpid){
if(pid==null)
this.PID="";
else
this.PID=pid;
}
publicintgetRequiredTime(){
returnthis.RequiredTime;
}
publicvoidsetRequiredTime(inttime){
this.RequiredTime=time;
}
publicintgetPriority(){
returnthis.Priority;
}
publicvoidsetPriority(intpriority){
this.Priority=priority;
}
publicStringgetStatus(){
if(this.Status==null)
return"";
else
returnthis.Status;
}
publicvoidsetStatues(Stringstatues){
if(statues==null)
this.Status="";
else
this.Status=statues;
}
publicintgetMemoryBase(){
returnthis.MwmoryBase;
}
publicvoidsetMemoryBase(int
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- 操作系统 实验 CPU 进程 调度 内存 分配 java