实验二
进程调度
1．目的和要求
通过这次实验，理解进程调度的过程，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略，进一步体会多道程序并发执行的特点，并分析具体的调度算法的特点，掌握对系统性能的评价方法。
2．实验内容
阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章，掌握进程管理及调度相关概念和原理。
编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程，模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。假设初始状态为：有n个进程处于就绪状态，有m个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中，假设处于执行状态的进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源，唤醒处于阻塞队列队首的进程。
程序要求如下：
1）输出系统中进程的调度次序； 2）计算CPU利用率。
3．实验环境
Windows操作系统、VC++6.0 C语言
4设计思想：
（1）
程序中进程可用PCB表示，其类型描述如下：
struct PCB_type
{
int pid ;
//进程名 int
state ;
//进程状态
2——表示“执行”状态
1——表示“就绪”状态
0——表示“阻塞”状态
int cpu_time ; //运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数）
} 用PCB来模拟进程；
（2）设置两个队列，将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中；将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。 队列类型描述如下：
struct QueueNode{
struct PCB_type
PCB;
Struct QueueNode *next; } 并设全程量：
struct QueueNode *ready_head=NULL,//ready队列队首指针
*ready_tail=NULL , //ready队列队尾指针
*blocked_head=NULL,//blocked队列队首指针 *blocked_tail=NULL; //blocked队列队尾指针 （3）设计子程序：
start_state();
读入假设的数据，设置系统初始状态，即初始化就绪队列和阻塞队列。
dispath();
模拟调度，当就绪队列的队首进程运行一个时间片后，放到就绪队列末尾，每次都是队首进程进行调度，一个进程运行结束就从就绪队列中删除，当到t个时间片后，唤醒阻塞队列队首进程。
calculate();
就绪进程运行一次，usecpu加1，当就绪队列为空时unusecpu加1，CPU利用率为use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu)。
5源代码：
#include #include
struct PCB_type {
int pid ;
//进程名
int
state ;
//进程状态
//2--表示\"执行\"状态
//1--表示\"就绪\"状态
//0--表示\"阻塞\"状态
int cpu_time ; //运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数） }; struct QueueNode{
struct PCB_type
PCB;
struct QueueNode *next; }; struct QueueNode *ready_head=NULL,
//ready队列队首指针
*ready_tail=NULL,
//ready队列队尾指针
*block_head=NULL,
//blocked队列队首指针
*block_tail=NULL;
//blocked队列队尾指针
int use_cpu,unuse_cpu;
void start_state() //读入假设的数据，设置系统初始状态 {
int n,m;
int i;
struct QueueNode *p,*q;
printf(\"输入就绪节点个数n:\");
scanf(\"%d\",&n);
printf(\"输入阻塞节点个数m:\");
scanf(\"%d\",&m);
p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
p->next =NULL;
ready_head=ready_tail=p;
for(i=0;i
{
p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
p->next =NULL;
p->PCB.state=1;
printf(\"输入就绪进程%d的pid和cpu_time:\",i+1);
scanf(\"%d%d\",&p->PCB.pid,&p->PCB.cpu_time);
ready_tail->next=p;
ready_tail=p;
}
q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
q->next =NULL;
block_head=block_tail=q;
for(i=0;i
{
q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
q->next=NULL;
q->PCB.state=0;
printf(\"输入阻塞进程%d的pid和cpu_time:\",i+1);
scanf(\"%d%d\",&q->PCB.pid,&q->PCB.cpu_time);
block_tail->next=q;
block_tail=q;
}
printf(\"\\n处于就绪状态的进程有:\\n\");
p=ready_head->next;
i=1;
while(p)
{printf(“进程%d的pid和cpu_time:%5d%5d%5d\\n\",i,p->PCB.pid,p->PCB.state,p->PCB.cpu_time);
p=p->next;
i++;
} } void dispath()
//模拟调度 {
int x=0,t;
use_cpu=0;
unuse_cpu=0;
printf(\"输入t:\");
scanf(\"%d\",&t);
printf(\"开始调度\\n\");
while(ready_head!=ready_tail||block_head!=block_tail)
{
struct QueueNode *p,*q;
if(ready_head!=ready_tail)
{
p=ready_head->next;
ready_head->next=p->next;
p->next=NULL;
if(ready_head->next==NULL)
{
ready_tail=ready_head;
}
p->PCB.state=2;
printf(\"进程%d调度\\t\",p->PCB.pid);
state和
use_cpu++;
x++;
p->PCB.cpu_time--;
if(p->PCB.cpu_time)
{
ready_tail->next=p;
ready_tail=p;
}
else
{
printf(\"进程%d完成\\t\",p->PCB.pid);
free(p);
}
}
else
{
unuse_cpu++;
x++;
printf(\"空闲一个时间片\\t\");
}
if(x==t&&block_head!=block_tail)
{
q=block_head->next;
block_head->next=q->next;
q->next=NULL;
if(block_head->next==NULL)
{
block_tail=block_head;
}
ready_tail->next=q;
ready_tail=q;
x=0;
}
} } void calculate()
//计算CPU利用率 { printf(\"\\ncpu的利用率%.2f\\n\",(float)use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu));
} void main() {start_state();
dispath();
calculate(); } 6运行结果：
7实验总结：
实验帮我复习了数据结构和C语言，且巩固课本知识，知道了如何定义结构体，如何在链接队列中增删节点。模拟进程调度帮我们巩固了进程三状态之间的变迁。懂得调式的重要性。总之，我们明白了理论联系实际。多看书，多上机。
实验三
可变分区存储管理
1．目的和要求
通过这次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分配、回收算法的思想。
2．实验内容
阅读教材《计算机操作系统》第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。 编写程序模拟实现内存的动态分区法存储管理。内存空闲区使用自由链管理，采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配，内存回收时假定不做与相邻空闲区的合并。
假定系统的内存共640K，初始状态为操作系统本身占用64K。在t1时间之后，有作业A、B、C、D分别请求8K、16K、64K、124K的内存空间；在t2时间之后，作业C完成；在t3时间之后，作业E请求50K的内存空间；在t4时间之后，作业D完成。要求编程序分别输出t
1、t
2、t
3、t4时刻内存的空闲区的状态。
3．实验环境
Windows操作系统、VC++6.0 C语言
4.设计思想
模拟内存分配和回收，要设置两个链队列，一个空闲区链和一个占用区链，空闲区链节点有起始地址，大小和指向下一节点的指针等数据域，占用区链节点有起始地址，大小，作业名和指向下一节点的指针等数据域，本实验用最坏适应算法，每次作业申请内存都是从空闲链队头节点分配，如果相等，就删除空闲头结点，如果小于申请的，就不分配，否则就划分内存给作业，剩下的内存大小，重新插入空闲链队，按从大到小，接着把作业占用的内存放到占用区链节点的末尾。每次作业运行完，就要回收其占用的内存大小，把作业节点按从大到小插入到空闲链队中。 5.源代码：
#include #include struct freelinkNode{ int len; int addre;
struct freelinkNode *next; }; struct busylinkNode{ char name;
int len; int addre; struct busylinkNode *next; }; struct freelinkNode *free_head=NULL;
//自由链队列（带头结点）队首指针
struct busylinkNode *busy_head=NULL;
//占用区队列队（带头结点）首指针
struct busylinkNode *busy_tail=NULL;
//占用区队列队尾指针 void start(void) /* 设置系统初始状态*/ { struct freelinkNode *p;
struct busylinkNode *q;
free_head=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
free_head->next=NULL; // 创建自由链头结点
busy_head=busy_tail=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
busy_head->next=NULL; // 创建占用链头结点
p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
p->addre=64;
p->len=640-64;//OS占用了64K
p->next=NULL;
free_head->next=p;
q=(struct busylinkNode *)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
q->name=\'S\'; /* S表示操作系统占用
*/
q->len=64; q->addre=0; q->next=NULL;
busy_head->next=q; busy_tail=q; } void requireMemo(char name, int require) /*模拟内存分配*/ { freelinkNode *w,*u,*v; busylinkNode *p; if(free_head->next->len>=require) {
p=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
p->name=name;
p->addre=free_head->next->addre;
p->len=require;
p->next=NULL;
busy_tail->next=p;
busy_tail=p; } else
printf(\"Can\'t allocate\");
w=free_head->next;
free_head->next=w->next;
if(w->len==require)
{
free(w); } else {
w->addre=w->addre+require;
w->len=w->len-require; }
u=free_head;
v=free_head->next;
while((v!=NULL)&&(v->len>w->len)) {
u=v;
v=v->next; }
u->next=w;
w->next=v; } void freeMemo(char name) /* 模拟内存回收*/ { int len;
int addre; busylinkNode *q,*p; freelinkNode *w,*u,*v; q=busy_head;
p=busy_head->next;
while((p!=NULL)&&(p->name!=name))
{
q=p;
p=p->next; }
if (p==NULL) {
printf(\"%c is not exist\",name); } else
{
if(p==busy_tail)
{
busy_tail=q;
}
else
{
q->next=p->next;
len=p->len;
addre=p->addre;
free(p);
w=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
w->len=len;
w->addre=addre;
u=free_head;
v=free_head->next;
while((v!=NULL)&&(v->len>len))
{ u=v; v=v->next;
}
u->next=w;
w->next=v;
} } } void past(int time) /* 模拟系统过了time 时间*/ { printf(\"过了时间%d后:\\n\",time); } void printlink() /* 输出内存空闲情况（自由链的结点） */ {
freelinkNode *p;
printf(\"内存的空闲情况为:\\n\");
p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
p=free_head->next;
while(p!=NULL)
{
printf(\"内存的起始地址和内存的大小%5d\\t%5d:\\n\",p->addre,p->len);
p=p->next;
} }
void main() {
int t1=1,t2=2,t3=3,t4=4;
start();
past(t1);
requireMemo(\'A\',8);
requireMemo(\'B\',16);
requireMemo(\'C\',64);
requireMemo(\'D\',124);
printlink();
past(t2);
freeMemo(\'C\');
printlink();
past(t3);
requireMemo(\'E\',50);
printlink();
past(t4);
freeMemo(\'D\' );
printlink(); } 6.运行结果：
7.实验总结：
巩固编程能力，和调式能力，复习课本知识，明白理论联系实际的重要性，动手能力非常重要，多看书，多独立思考，品味痛苦的过程，享受成功的喜悦。
操作系统实验报告
院系：数计学院
班级：大类6班 学号：100511624 姓名：明章辉
指导教师：徐军利
