操作系统实验报告.docx
- 文档编号:28098835
- 上传时间:2023-07-08
- 格式:DOCX
- 页数:65
- 大小:2.45MB
操作系统实验报告.docx
《操作系统实验报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《操作系统实验报告.docx(65页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
操作系统实验报告
实验报告
实验课程:
操作系统实验
学生姓名:
学号:
专业班级:
2014年6月9日
一、实验一………………………………………………………3
二、实验二………………………………………………………10
三、实验三………………………………………………………20
四、实验四………………………………………………………33
五、实验五………………………………………………………43
南昌大学实验报告
---
(1)操作系统安装及其接口环境
学生姓名:
学号:
专业班级:
网络工程
实验类型:
■验证□综合□设计□创新实验日期:
实验成绩:
一、实验目的
熟悉Windows//Linux操作系统的安装过程与安装方法,并掌握该操作系统所提供的用户接口环境,并为后续实验做好编程环境准备。
二、实验内容
1、熟悉Windows//Linux操作系统的安装过程与安装方法,并掌握该操作系统所提供的用户接口环境,通过系统提供的用户管理程序、查看系统中的用户情况、进程、线程、内存使用情况等,学会使用它进行监视进程的状况、系统资源的使用情况及用户情况。
并为后续实验做好编程环境准备。
2、用C语言编写一小段程序,使其可以通过某个系统调用来获得OS提供的某种服务。
三、实验要求
1.了解所安装的操作系统对软硬件资源的具体要求;
2.机器最低硬件配置要求;
3.操作系统所提供的用户接口环境的熟悉;
4.了解主要BIOSCMOS参数的含义及其设置方法;
5.掌握程序编写中系统调用的方法。
四、主要实验步骤
1.OS系统的安装方法一般来说使用光盘直接安装,将光盘放入光驱中(没有光驱的电脑可以使用USB光驱或使用U盘安装)。
注意了:
若计算机使用光盘安装,则安装之前必须设定计算机的BIOS使计算机从光驱启动;若计算机使用USB光驱或是U盘引导,则安装之前必须设定计算机的BIOS是计算机从USB接口启动。
若计算机中已经装有了一个操作系统,可以通过Vmwareworkstation虚拟机来模拟并记录安装Windows和Linux的过程;安装系统主要需要输入序列号,设定管理员及使用用户名和密码,我们可以选择要安装系统的程序(Linux为软件包),或者也可以在安装完后,在控制面板的添加/删除中选择。
2.熟悉查看用户的接口环境可以使用系统自带的管理程序,操作如下:
a.“右击我的电脑”——“管理”——“设备管理器”,
b.也可以“右击我的电脑”——“属性”——“硬件”——“设备管理器”,
c.还可以“右击我的电脑”—-“设备管理”,
进入设备管理器可以看到计算机的设备情况,包括计算机的各个接口。
3.查看系统中的用户情况、进程、线程、内存使用情况,可进行如下操作:
a.“右击我的电脑”——“管理”——“本地用户和组”——“用户”,这样就可以查看系统中的用户情况,并可以对用户进行添加、删除等操作。
b.“右击任务栏”——“任务管理器”,或者直接在键盘上使用ctrl+alt+delete的快捷键打开任务管理器。
在任务管理器中,可以看到系统中的活动用户、当前进程、线程和内存的使用情况。
(例如:
点击“进程”就可以看见当前计算机在运行的进程及该进程的用户名、CPU占用率和内存使用情况。
点击“性能”即可看见计算机当前CPU的使用、CPU使用记录、PF使用率、页面文件使用记录和线程数。
点击“用户”就可以看见当前计算机活动的用户了。
)
4.调用系统服务程序:
可以在MicrosoftVisualC++6.0中,新建一个C++SourseFile,写入一个小程序即可:
#include
voidmain()
{
system("date");
}
五、实验数据及处理结果
Ubuntu10.10的安装:
按F2选择语言为中文:
选择第一项“试用Ubuntu而不改变计算机中的任何内容”
点击“安装”
接下来就是安装步骤:
安装完成后进入。
南昌大学实验报告
---
(2)编程模拟进程间的同步和互斥
学生姓名:
学号:
专业班级:
网络工程
实验类型:
□验证□综合■设计□创新实验日期:
实验成绩:
一、实验目的
通过实验加强对进程同步和互斥的理解,并掌握进程(线程)的创建和调用方法。
学会使用信号量解决资源共享问题。
学生可以自己选择在Windows或Linux系统下编写。
二、实验内容
1.以下为Linux系统下参考程序,请编译、运行并观察程序的输出,并分析实验结果,写出实验报告。
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineNUM_PROCS5
#defineSEM_ID250
#defineFILE_NAME"/tmp/sem_aaa"
#defineDELAY4000000
voidupdate_file(intsem_set_id,char*file_path,intnumber){
structsembufsem_op;
FILE*file;
//等待信号量的数值变为非负数,此处设为负值,相当于对信号量进行P操作
sem_op.sem_num=0;
sem_op.sem_op=-1;
sem_op.sem_flg=0;
semop(sem_set_id,&sem_op,1);
//写文件,写入的数值是当前进程的进程号
file=fopen(file_path,"w");
if(file){//临界区
fprintf(file,"%d\n",number);
printf("%d\n",number);
fclose(file);
}
//发送信号,把信号量的数值加1,此处相当于对信号量进行V操作
sem_op.sem_num=0;
sem_op.sem_op=1;
sem_op.sem_flg=0;
semop(sem_set_id,&sem_op,1);
}
//子进程写文件
voiddo_child_loop(intsem_set_id,char*file_name){
pid_tpid=getpid();
inti,j;
for(i=0;i<3;i++){
update_file(sem_set_id,file_name,pid);
for(j=0;j<4000000;j++);
}
}
intmain(intargc,char**argv)
{
intsem_set_id;//信号量集的ID
unionsemunsem_val;//信号量的数值,用于semctl()
intchild_pid;
inti;
intrc;
//建立信号量集,ID是250,其中只有一个信号量
sem_set_id=semget(SEM_ID,1,IPC_CREAT|0600);
if(sem_set_id==-1){
perror("main:
semget");
exit
(1);
}
//把第一个信号量的数值设置为1
sem_val.val=1;
rc=semctl(sem_set_id,0,SETVAL,sem_val);
if(rc==-1)
{
perror("main:
semctl");
exit
(1);
}
//建立一些子进程,使它们可以同时以竞争的方式访问信号量
for(i=0;i child_pid=fork(); switch(child_pid){ case-1: perror("fork"); case0: //子进程 do_child_loop(sem_set_id,FILE_NAME); exit(0); default: //父进程接着运行 break; } } //等待子进程结束 for(i=0;i intchild_status; wait(&child_status); } printf("main: we'redone\n"); fflush(stdout); return0; } 2.模拟PV操作同步机构,且用PV操作解决生产者——消费者问题。 模拟PV操作同步机构,且用PV操作解决生产者——消费者问题。 [提示]: (1)PV操作同步机构,由P操作原语和V操作原语组成,它们的定义如下: P操作原语P(s): 将信号量s减去1,若结果小于0,则执行原语的进程被置成等待信号量s的状态。 V操作原语V(s): 将信号量s加1,若结果不大于0,则释放一个等待信号量s的进程。 这两条原语是如下的两个过程: procedurep(vars: semaphore); begins: =s-1; ifs<0thenW(s) end{p} procedurev(vars: semaphore); begins: =s+1; ifs<=0thenR(s) end{V} 其中W(s)表示将调用过程的进程置为等待信号量s的状态;R(s)表示释放一个等待信号量s的进程。 在系统初始化时应把semaphore定义为某个类型,为简单起见,在模拟实验中可把上述的semaphore直接改成integer。 (2)生产者——消费者问题。 假定有一个生产者和消费者,生产者每次生产一件产品,并把生产的产品存入共享缓冲器以供消费者取走使用。 消费者每次从缓冲器内取出一件产品去消费。 禁止生产者将产品放入已满的缓冲器内,禁止消费者从空缓冲器内取产品。 假定缓冲器内可同时存放10件产品。 那么,用PV操作来实现生产者和消费者之间的同步,生产者和消费者两个进程的程序如下: B: array[0..9]ofproducts; s1,s2: semaphore; IN,out;integer; IN: =0;out: =0; cobegin procedureproducer; c: products; begin L1: produce(c); p(s1); B[IN]: =C; IN: =(IN+1)mod10; v(s2); gotoL1 end; procedureconsumer; x: products; begin L2: P(s2); x: =B[out]; out: =(out+1)mod10; v(s1); consume(x); gotoL2 end; coend 其中的semaphore和products是预先定义的两个类型,在模拟实现中semaphore用integer或char等代替。 (3)进程控制块PCB。 为了纪录进程执行时的情况,以及进程让出处理器后的状态,断点等信息,每个进程都有一个进程控制块PCB。 在模拟实验中,假设进程控制块的结构如图4-1。 其中进程的状态有: 运行态、就绪态、等待态和完成态。 当进程处于等待态时,在进程控制块PCB中要说明进程等待原因(在模拟实验中进程等待原因为等待信号量s1或s2);当进程处于等待态或就绪态时,PCB中保留了断点信息,一旦进程再度占有处理器则就从断点位置继续运行;当进程处于完成状态,表示进程执行结束。 进程名 状态 等待原因 断点 图4-1进程控制块结构 (4)处理器的模拟。 计算机硬件提供了一组机器指令,处理器的主要职责是解释执行机器指令。 为了模拟生产者和消费者进程的并发执行,我们必须模拟一组指令和处理器职能。 模拟的一组指令见图4-2,其中每条指令的功能由一个过程来实现。 用变量PC来模拟“指令计数器”,假设模拟的指令长度为1,每执行一条模拟指令后,PC加1,指出下一条指令地址。 使用模拟的指令,可把生产者和消费者进程的程序表示为图4-3的形式。 定义两个一维数组PA[0..4]和SA[0..4],每一个PA[i]存放生产者程序中的一条模拟指令执行的入口地址;每个SA[i]存放消费者程序中的一条模拟指令执行的入口地址。 于是模拟处理器执行一条指令的过程为: 取出PC之值,按PA[PC]或SA[PC]得模拟指令执行的入口地址,将PC之值加1,转向由入口地址确定的相应的过程执行。 (5)程序设计 本实验中的程序由三部分组成: 初始化程序、处理器调度程序、模拟处理器指令执行程序。 各部分程序的功能及相互间的关系由图4-4至图4-7指出。 模拟的指令 功能 P(s) 执行P操作原语 V(s) 执行v操作原语 put B[IN]: =product;IN: =(IN+1)mod10 GET X: =B[out];out: =(out+1)mod10 produce 输入一个字符放入C中 consume 打印或显示x中的字符 GOTOL PC: L NOP 空操作 图4-2模拟的处理器指令 序号 生产者程序 消费者程序 0 produce P(s2) 1 P(s1) GET 2 PUT V(s1) 3 V(s2) consume 4 goto0 goto0 图4-3生产者和消费者程序 初始化程序: 模拟实验的程序从初始化程序入口启动,初始化工作包括对信号量S1、S2赋初值,对生产者、消费者进程的PCB初始化。 初始化后转向处理器调度程序,其流程如图4-4 处理器调度程序: 在计算机系统中,进程并发执行时,任一进程占用处理器执行完一条指令后就有可能被打断而让出处理器由其他进程运行。 故在模拟系统中也类似处理,每当执行一条模拟的指令后,保护当前进程的现场,让它成为非运行状态,由处理器调度程序按随机数再选择一个就绪进程占用处理器运行。 处理器调度程序流程见图4-5。 图4-4初始化流程 模拟处理器指令执行程序: 按“指令计数器”PC之值执行指定的质量,且PC加1指向下一条指令。 模拟处理器指令执行的程序流程见图4-6和4-7。 另外,为了使得模拟程序有一个结束条件,在图4-6中附加了“生产者运行结束”的条件判断,模拟时可以采取人工选择的方法实现。 图4-7给出了P(S)和V(S)模拟指令执行过程的流程。 其他模拟指令的执行过程已在图4-2中指出。 四、实验报告 (1)实验题目。 (2)打印源程序并附上注释。 (3)从键盘上输入一组字符,由生产者每次读入一个字符供消费者输出。 运行模拟程序,打印依次读入的字符和消费者输出的字符。 (4)把生产者和消费者进程中的P操作、V操作都改成空操作指令,观察在两者不同步的情况下可能出现的与时间有关的错误。 打印依次读入的字符和消费者输出的字符。 图4-5处理器调度程序流程 图4-6模拟处理器指令执行 (1)模拟P(S) (2)模拟V(S) 图4-7模拟PV操作的执行 三、实验要求 1、linux操作系统 2、Windows操作系统 四、主要实验步骤 linux操作系统下的操作步骤: geditsemaphore.c(编辑程序) gcc–osemaphoresemaphore.c(编译、链接程序) ./semaphore(执行程序) 五、实验数据及处理结果 六、参考资料 《C程序设计》 《计算机操作系统》 南昌大学实验报告 ---(3)编程实现银行家安全算法 学生姓名: 学号: 专业班级: 网络工程 实验类型: □验证□综合■设计□创新实验日期: 实验成绩: 一、实验目的 通过实验加强对银行家安全算法的理解和掌握。 二、实验内容 熟悉避免死锁发生的方法,死锁与安全序列的关系,编程实现银行家算法,要求输出进程的安全序列。 三、实验要求 1、需写出设计说明; 2、设计实现代码及说明 3、运行结果; 四、主要实验步骤 1、分析银行家算法结构; 2、画出银行家算法的流程图,即设计说明; 3、根据画出的流程图使用C语言编写相应的代码(代码过长,放到最后); 程序主要由main函数和以下几个函数组成: voidinput();用户输入银行家算法的初始数据; voidoutput();输出当前系统资源分配情况; voidchange();当请求资源满足要求时,进行分配,系统资源发生改变; intcheck();安全性算法,检查是否存在安全序列; voidoutputsafe();输出安全序列的资源分配表。 4、检查代码,将编出的代码编译、链接,验证其正确性。 六、实验数据及处理结果 #include #include #include intmax[5][3];//开始定义银行家算法中需要用到的数据 intallocation[5][3]; intneed[5][3]; intavailable[3]; intrequest[5][3]; char*finish[5]; intsafe[5]; intn,i,m; intk=0; intj=0; intwork[3]; intworks[5][3]; voidstart();//表示程序开始 voidend();//表示程序结束 voidinput();//输入数据 voidoutput();//输出数据 voidchange();//系统分配资源,原有资源情况改变 voidoutputsafe();//输出安全序列的资源分配情况 intcheck();//安全性算法 voidmain()//主程序开始 { start(); for(;j==0;)//确认输入数据的正确性,若输入错误,重新输入 { input(); printf("以下为进程资源情况,请确认其是否正确: \n"); output(); printf("数据是否无误: \n正确: 输入1\n错误: 输入0\n请输入: "); scanf("%d",&j); } printf("数据确认无误,算法继续。 \n"); if(check()==0)//若check函数返回值为,表示输入的初始数据找不到安全序列,无法进行下一步,程序结束 { end(); exit(0); } for(;j==1;)//当有多个进程请求资源时,循环开始 { printf("请输入请求资源的进程i(0、、、、): ");//输入发出请求向量的进程及请求向量 scanf("%d",&i); printf("请输入进程P%d的请求向量Request%d: ",i,i); for(n=0;n<3;n++) scanf("%d",&request[i][n]); for(;request[i][0]>need[i][0]||request[i][1]>need[i][1]||request[i][2]>need[i][2];)//若请求向量大于需求资源,则认为是输入错误,要求重新输入 { printf("数据输入有误,请重试! \n请输入进程P%d的请求向量Request%d: ",i,i); for(n=0;n<3;n++) scanf("%d",&request[i][n]); } if(request[i][0]<=available[0]&&request[i][1]<=available[1]&&request[i][2]<=available[2])//判断系统是否有足够资源提供分配 { printf("系统正在为进程P%d分配资源……\n",i); change();//分配资源 j=0; } else printf("系统没有足够的资源,进程P%d需要等待。 \n",i); if(j==0)//j=0表示系统有足够资源分配的情况 { printf("当前系统资源情况如下: \n");//输出分配资源后的系统资源分配情况 output(); if(check()==0)//若找不到安全系列,则之前的资源分配无效 { printf("本次资源分配作废,恢复原来的资源分配状态。 \n"); for(m=0;m<3;m++)//恢复分配资源前的系统资源状态 { available[m]+=request[i][m]; allocation[i][m]-=request[i][m]; need[i][m]+=request[i][m]; } output();//输出系统资源状态 } } printf("是否还有进程请求资源? \n是: 输入1\n否: 输入0\n请输入: "); scanf("%d",&j);//若还有进程请求资源,j=1,之前的for循环条件满足 } end(); } voidline()//美化程序,使程序运行时更加明朗美观 { printf("------------------------------------------------------------------\n"); } voidstart()//表示银行家算法开始 { line(); printf("银行家算法开始\n"); printf("——CopiedbyLiuChangsheng\n"); line(); } voidend()//表示银行家算法结束 { line(); printf("银行家算法结束,谢谢使用\n"); line(); } voidinput()//输入银行家算法起始各项数据 { for(n=0;n<5;n++) { printf("请输入进程P%d的相关信息: \n",n); printf("Max: "); for(m=0;m<3;m++) scanf("%d",&max[n][m]); printf("Allocation: "); for(m=0;m<3;m++) scanf("%d",&allocation[n][m]); for(m=0;m<3;m++) need[n][m]=max[n][m]-allocation[
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 操作系统 实验 报告