《操作系统》/《操作系统课程设计》课设指导书
《操作系统》 《操作系统课程设计》
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信息技术学院课设书
《操作系统》/《操作系统课程设计》课设指导书
《操作系统》/《操作系统课程设计》
课设项目指导书
课设项目1 磁盘调度算法程序设计
一、目的
磁盘是经常使用的一种重要的外设，对磁盘数据的寻道时间的长短直接影响机器的整体运行速度，本设计要求用C语言（或高级语言）编写程序模拟实现磁盘调度的常用算法。以加深对磁盘调度常用算法的理解和实现技巧。
二、课设要求
1）、设计一个函数完成先来先服务的磁盘调度功能。 2）、设计一个函数完成最短寻道时间优先的磁盘调度功能。 3）、设计一个函数完成电梯算法的磁盘调度功能。
三、课设设备、环境
奔腾以上计算机，装有Turbo C 2.0软件
四、课设方法及步骤
1、设计方法：
根据设计任务书的要求，画出程序设计流程图，确定程序的功能，把整个程序根据功能要求分解为各个子程序，利用TC语言分编写程序代码，然后进行上机调试、修改、进行连接，测试，写出设计总结报告。
2、设计步骤：
1）、自定义磁盘调度相关的数据结构。
2）、依据先来先服务算法（FCFS）、最短寻道优先算法（SSTF）、扫描(SCAN，也称电梯)算法的原理，编写对应函数，模拟系统的磁盘调度服务。
3）、为了更好地模拟和评价算法的性能，随机产生需寻道的磁道序列，磁道序列的首磁道为磁头的当前位置；在SCAN算法中，允许用户指定当前寻道方向。
4）、统计各算法总寻道次数和平均寻道距离；分析各算法性能，并作出评价。 5）、设计要求一人单独进行，独立完成设计，上机进行运行调试。 6）、写出课程设计报告书。
课设项目2 进程调度程序设计
一、目的
进程调度是处理机管理的核心内容。本设计要求用C语言编写和调试一个简单的进程调度程序。通过设计本可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法的具体实施办法。
二、课设要求
1）进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。
2）每个进程有一个进程控制块（ PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
3）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
4）每个进程的状态可以是就绪 W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。
5）就绪进程获得 CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。如果运行一个时间片后，进程的已占用 CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。
6）每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的 PCB，以便进行检查。
7）重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
三、课设设备、环境
奔腾以上计算机，装有Turbo C 2.0软件
四、课设方法及步骤
1、设计方法：
根据设计任务书的要求，画出程序设计流程图，确定进程调度程序的功能，把整个程序根据功能要求分解为各个子程序，利用TC语言分编写程序代码，然后进行上机调试、修改、进行连接，测试，写出设计总结报告。
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进程调度算法参考流程图
2、设计步骤：
1）充分了解各项设计要求。深入理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法的具体实施办法。
2）、按要求对进程调度程序进行分解，根据功能将其分解成多个子模块。
3）、建立主控模块程序流程图及各功能子模块程序流程图，要求条理清楚、简单明了、功能完备。
4）、根据流程图编制主程序代码及子程序代码。要求程序设计结构清晰，简洁，便于修改和调试。
5）、上述设计要求一人单独进行，独立完成设计。 6）、设计完成后，上机进行运行调试。
7）、程序运行成功，然后进行某些功能测试，选择有实用性、特殊性的数据进行录入调试，使设计进一步得到改进并完善。
8）、打印出程序运行结果，并对结果进行分析，验证程序设计的正确性。 9）、写出课程设计报告书。
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课设项目3 银行家算法程序设计
一、目的
银行家算法是避免死锁的一种重要方法，本设计要求用C语言（或高级语言）编写和调试一个简单的银行家算法程序。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。通过对这个算法的设计,让学生能够对书本知识有更深的理解,在操作和其它方面有更高的提升,同时对程序设计的水平也有所提高。
二、课设要求
设计一个n个并发进程共享m个系统资源的程序实现银行家算法。要求包含： 1）、简单的选择界面。
2）、前系统资源的占用和剩余情况。
3）、为进程分配资源，如果进程要求的资源大于系统剩余的资源，不与分配并且提示分配不成功。
4）、撤销作业，释放资源。
三、课设设备、环境
奔腾以上计算机，装有Turbo C 2.0软件
四、课设方法及步骤
1、设计方法：
根据设计任务书的要求，画出程序设计流程图，确定程序的功能，把整个程序根据功能 要求分解为各个子程序，利用TC语言分编写程序代码，然后进行上机调试、修改、进行连接，测试，写出设计总结报告。
2、设计步骤：
1）、充分了解各项设计要求。深入理解多道程序系统中，进程并发执行的资源分配问题，和系统安全状态的概念。了解资源在进程并发执行中的资源分配策略并体会和掌握银行家算法的具体实现。
2）、按要求对进程调度程序进行分解，根据功能将其分解成多个子模块。
3）、模块程序流程图及各功能子模块程序流程图，要求条理清楚、简单明了、功能完备。 4）、根据流程图编制主程序代码及子程序代码。要求程序设计结构清晰，简洁，便于修改和调试。
5）、上述设计要求一人单独进行，独立完成设计。 6）、设计完成后，上机进行运行调试。
7）、程序运行成功，然后进行某些功能测试，选择有实用性、特殊性的数据进行录入调
试，使设计进一步得到改进并完善。
8）、打印出程序运行结果，并对结果进行分析，验证程序设计的正确性。 9）、设计报告书。
3、算法描述
设Request[i] 是进程Pi的请求向量，如果Requesti[j]=K,表示进程Pi需要K个Rj类型的资源，当Pi发出资源请求后，系统按下面步骤进行检查：
1）、如果Requesti[j]
2）、如果Requesti[j]
3）、系统试探着把资源分配给进程Pi，并修改下面数据结构中的数值：
Available[j]:=Available[j]-Requesti[j]; Allocation[i,j]:=Allocation[i,j]+Requesti[j]; Need[i,j]:=Need[i,j]-Requesti[j];
4）、系统执行安全性算法，检查此次资源分配后，系统是否处于安全状态。若安全，才 正式将资源分配给进程Pi，以完成本次分配；否则，将本次的试探分配作废，恢复原来 的资源分配状态，让进程Pi等待。
4、数据结构
银行家算法中的数据结构：
1）、可利用资源向量Available。这是一个含有n个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。如果Available[j]=K,则表示系统中现有Rj类资源K个。
2）、最大需求矩阵Max。这是一个m*n的矩阵，它定义了系统中n个进程中每一个进程对m类资源的最大需求。如果Max[i,j]=K,则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。 3）、分配矩阵Allocation。这也是一个m*n的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。如果Allocation[i,j]=K,则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
4）、需求矩阵Need。这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。如果Need[i,j]=K,则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
5）、工作数组Work.。这是一个含有n个元素的数组，它代表可以提供分配的资源数，初始值是Available中的数值，随着资源的回收，它的值也会改变，公式是 6
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Work[i]=Work[i]+Allocation[i]。
课设项目4 存储管理程序设计
一、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。本次设计的目的是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，掌握请求页式管理的页面置换算法。
二、课设要求
设计一个请求页式存储管理方案。并编写模拟程序实现之。要求包含： 1．过随机数产生一个指令序列，共320条指令。其地址按下述原则生成： ①50%的指令是顺序执行的；
②25%的指令是均匀分布在前地址部分； ③25%的指令是均匀分布在后地址部分； #具体的实施方法是：
A.在[0，319]的指令地址之间随机选区一起点M; B.顺序执行一条指令，即执行地址为M+1的指令；
C.在前地址[0，M+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为M’; D.顺序执行一条指令，其地址为M’+1；
E.在后地址[M’+2，319]中随机选取一条指令并执行； F.重复A—E，直到执行320次指令。 2．指令序列变换成页地址流
设：（1）页面大小为1K；
（2） 用户内存容量为4页到32页； （3） 用户虚存容量为32K。
在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
第0条—第9条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）；
第10条—第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]）；
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
第310条—第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）； 按以上方式，用户指令可组成32页。
3.计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率。
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A.FIFO先进先出的算法 B.LRR最近最少使用算法
C.OPT最佳淘汰算法（先淘汰最不常用的页地址） D.LFR最少访问页面算法 E.NUR最近最不经常使用算法
三、课设设备、环境
奔腾以上计算机，装有Turbo C 2.0软件
四、课设方法及步骤
1、设计方法：
根据设计任务书的要求，画出程序设计流程图，确定程序的功能，把整个程序根据功能要求分解为各个子程序，利用TC语言分编写程序代码，然后进行上机调试、修改、进行连接，测试，写出设计总结报告。
2、设计步骤：
1）、充分了解各项设计要求。深入理解有关页表、页面置换的概念，并体会和了解先进先出页面置换算法、先来先服务算法的具体实施办法。
2）、按要求对存储管理程序进行分解，根据功能将其分解成多个子模块。
3）、建立主控模块程序流程图及各功能子模块程序流程图，要求条理清楚、简单明了、功能完备。
4）、根据流程图编制主程序代码及子程序代码。要求程序设计结构清晰，简洁，便于修改和调试。
5）、上述设计要求一人单独进行，独立完成设计。 6）、设计完成后，上机进行运行调试。
7）、程序运行成功，然后进行某些功能测试，选择有实用性、特殊性的数据进行录入调试，使设计进一步得到改进并完善。
8）、打印出程序运行结果，并对结果进行分析，验证程序设计的正确性。 9）、写出课程设计报告书。
课设项目5 文件系统程序设计
一、目的
本设计要求用C语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。本次课程设计的目的是通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能和内部实现。
二、课设要求
要求设计一个 n个用户的文件系统，每次用户可保存m个文件，用户在一次运行中只能打开一个文件，对文件必须设置保护措施，且至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。要求包含：
1）设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。
2）程序采用二级文件目录（即设置主目录[MFD]）和用户文件目录（UED）。另外，为打开文件设置了运行文件目录（AFD）。
3）为了便于实现，对文件的读写作了简化，在执行读写命令时，只需改读写指针，并不进行实际的读写操作。
4）可以实现下列几条命令
LOGIN 用户登陆 DIR 列文件目录 CREATE 创建文件 DELETE 删除文件 OPEN 打开文件 CLOSE 关闭文件 READ 读文件 WRITE 写文件
5）因系统小，文件目录的检索可使用简单的线性搜索。
三、课设设备、环境
奔腾以上计算机，装有Turbo C 2.0软件
四、课设方法及步骤
1、设计方法：
《操作系统》/《操作系统课程设计》课设指导书
根据设计任务书的要求，画出程序设计流程图，确定程序的功能，把整个程序根据功能要求分解为各个子程序，利用TC语言分编写程序代码，然后进行上机调试、修改、进行连接，测试，写出设计总结报告。
2、设计步骤：
1）、充分了解各项设计要求。深入理解有关文件控制块、目录的概念，并体会和了解目录管理的具体实施办法。
2）、按要求对进程调度程序进行分解，根据功能将其分解成多个子模块。
3）、建立主控模块程序流程图及各功能子模块程序流程图，要求条理清楚、简单明了、功能完备。
4）、根据流程图编制主程序代码及子程序代码。要求程序设计结构清晰，简洁，便于修改和调试。
5）、上述设计要求一人单独进行，独立完成设计。 6）、设计完成后，上机进行运行调试。
7）、程序运行成功，然后进行某些功能测试，选择有实用性、特殊性的数据进行录入调试，使设计进一步得到改进并完善。
8）、打印出程序运行结果，并对结果进行分析，验证程序设计的正确性。 9）、写出课程设计报告书。
