利用信号量,PV,管程等解决生产者消费者问题——操作系统课程设计论文

操作系统原理课程设计

提优论文

题目: 利用管程解决“生产者—消费者”问题姓名:

学院: 信息科技学院

专业: 网络工程

班级: 网工81班

学号:

指导教师:

2011年3月20日

利用管程解决“生产者—消费者”问题

摘要：现代操作系统引入并发程序设计技术之后，程序的执行不再是顺序的，封闭的。在多个进程并发运行的过程中，进程之间可能产生相互制约的关系，即竞争和协作。为了协调各进程有序正确的进行，就需要各进程间能相互通信。如果各进程之间不加以来控制，就会产生错误，如与时间有关的错误等。这就需要考虑进程之间的同步和互斥等问题。操作系统中经典的“生产者—消费者”问题正反映了进程并发执行的这种关系。本课程设计所完成的就是对“生产者—消费者”问题的模拟，本系统根据操作系统中并发进程、临界区、同步和互斥等基本概念及理论进行设计，采用Java语言实现，用管程来对进程进行模拟同步和互斥的控制。本系统可按照用户设定的生产者消费者数目及缓冲区大小来进行模拟演示。这对深入理解操作系统中进程的同步和互斥问题，探求对进程控制方法的学习上有重大意义。

关键字：管程；进程同步；进程互斥；临界资源

1.研究目的及意义

本课程设计通过模拟计算机操作系统中经典的“生产者—消费者问题”，巩固在操作系统原理课上所学的知识，加深对操作系统中进程同步和互斥、临界区管理，管程等问题的认识和理解。前期主要利用P、V信号量来控制各进程间的同步于互斥关系，确保各进程有序正确的进行。然而，我们也知道，使用信号量和P、V操作在实现进程同步时，对共享资源的管理分散于各个进程中，进程能够直接对共享变量进行处理，不利于系统对系统资源的管理，容易造成程序设计错误。因此，在后期我们改用管程来实现，目的是想把资源集中起来统一管理，即把相关的共享变量及其操作集中在一起统一的控制和管理，使各并发进程间的相互作用更为清晰。当然，我们本次课程设计也为我们了解软件设计的流程、方法以及思想，提高分析设计以及编程的能力提供了基础。

2.理论基础及分析

2.1问题的引入

在操作系统引入并发程序设计技术之后，程序的执行不再是顺序和封闭的，程序外部的顺序特性消失，程序与计算不再一一对应。于是人们引入进程来描述这种变化。而一组进程在执行的时间上是重叠的，即进程并发执行。在多个进程并发运行

的过程中，进程之间可能是无关的，也可能是交互的。交互进程之间可能产生的关系，包括竞争和协作。

竞争和协作就会出现对统一资源进行操作，进而引入临界区的概念——并发进程中与共享变量有关的程序段称为临界区，共享变量所代表的资源成为临界资源。如不对临界区进行管理就会产生一些与时间有关的错误。在操作系统有多种方法可以实现对临界区、临界资源的管理。其中最基本的方法是设置相应的信号量和P、V操作。

2.2信号量和P、V操作

为了能让多个进程通过特殊变量展开交互，一个进程在某一关键点上被迫停止执行直至收到对应的特殊变量，通过这一措施，来达到复杂进程间的交互，这种特殊变量就是信号量。为了能够用信号量传送信号，进程可用P、V两个特殊操作来发送和接收信号，如果协作进程的相应信号仍未送到，则进程被挂起直至信号达到为止。

P、V操作的实现，是本次课程设计的基础，也是一个重点。本次设计能够成功，有一定的偶然性。即充分的借助于JAVA虚拟机提供的两个与线程有关的最重要的两个函数，即wait()和notify()。我们都知道，实现P、V操作的重点是如何将进程阻塞在相应的阻塞队列，以及如何唤醒相应的阻塞进程，而不会出现错误。要实现这一点，有一定的难度。前期，我们做过尝试，但最终以失败而告终。最后，我们找到了JAVA虚拟机提供两个函数来实现我们的目的。函数如下：

wait() 执行该方法的线程释放对象的锁，Java虚拟机把该线程放到该对象的等待池中。

notify（）执行该方法的线程唤醒在该对象等待池中等待的一个线程。

因为ＪＡＶＡ是面向对象的一门编程语言，一切属性与方法都与对象绑定，而这一点正是我们要解决的难点：如何将进程阻塞在相应的阻塞队列，以及如何唤醒相应的阻塞进程。可以说，我们是把这个难题交给了ＪＡＶＡ虚拟机来处理。

但此种方法把资源交给各进程进行管理，容易出现进程有意或无意的破坏，所以我们才用管程来控制。

2.3管程的基本概念

代表共享资源的数据结构，以及由对该共享数据结构实施操作的一组过程所组成的资源管理程序，共同构成了一个操作系统的资源管理模块，我们称之为管程。

管程的四个组成部分：

1.管程内部的共享变量；

2.管程内部的条件变量；

3.管程内部并行执行的进程；

4.对局部于管程内部的共享数据设置初始值的语句。

2.4用管程实现进程和互斥：

（1）用管程实现互斥：

当几个进程调用某个管程的时候，在一个时刻仅允许一个进程进入管程。管程中仅允许一个进程处于活跃状态，但不表示管程中只有一个进程，可能存在因资源不足而阻塞的进程等。当一个进程调用管程中的过程时，首

先检查管程中是否有进程处于活跃态，如果有，则阻塞调用进程，直到管程内部的进程离开管程或其他操作。管程的互斥操作是由管程内部的互斥信号量实现的，其初值为1。

（2）用管程实现同步：

在管程中要设置一对同步操作原语，Wait()和Signal()操作，注意这里操作作用于条件变量，不具有累加功能，如果管程中的进程发出了一个信号量，而在对应的条件变量上没有阻塞等待的进程，则该信号量没有作用，会被丢失。为了区别阻塞等待进程和不同阻塞对应，设置了不同条件变量。

当一个进程申请资源未能满足时，将调用Wait()阻塞自己,并进入相应的阻塞队列。当某进程释放出一个临界资源以后，将用Signal()唤醒等待在该临界区资源上的一个阻塞进程。

3.系统设计

3.1核心技术及技术路线

a. 模拟生产者消费者之间的同步和互斥关系

?

? b. 模拟操作系统中进程的并发与共享环境

?关键技术：

? c. 模拟控制各线程对临界资源有序的访问

?

? d. 可视化

技术路线：（如下图示）

3.2功能设计

注：以下各函数中的字符串形式参数，以及调用函数的实际字符串参数，如ｓ，

ｓｓ，ｓ1等，均是设计后期用于跟踪和分析进程，以及跟踪和分析进程调用管程的整个过程而引入的。

主要数据结构（1）：

信号量类（模拟操作系统中的P,V操作）：

public class Semaphore { //信号量（即P V操作的类）

private int Value;//信号量值

public Semaphore(int semValue){

this.Value=semValue;

}//构造函数

public synchronized void p(String s){ //P操作（即申请资源）

Value--;

if(Value<0){//没有可用资源

try{

frame.a1.append(""+s+"进入阻塞队列\n");／／此处的ｓ是后期为完善程序，对进程调用管程的各个过程进行跟踪而引入的，其值为进程的名字。frame.a1.append是将内容写入分析界面。

this.wait(); //因资源不足而阻塞自己

}catch(InterruptedException e){}

}

}

public synchronized void v(String ss){//V操作

Value++;

if(Value<=0){

frame.a1.append("唤醒一个等待资源的线程\n");／／将内容写入分析界面

this.notify(); //释放一个等待资源的线程

}

}

}

主要数据结构（2）：

管程类：

public class InterfaceModule {

private Semaphore mutex;//进程调用管程之前所使用的互斥信号量

private Semaphore next;//发出signal操作的线程挂起自己的信号量

int next_count;//在next上等待的线程数

Main frame;

public InterfaceModule(Main frame) {

this.frame=frame;

mutex=new Semaphore(1,frame);//初始化互斥信号量

next=new Semaphore(0,frame);

next_count=0;

}//构造函数

PS：以下四个函数是本次设计中的四个核心函数：

public void enter(String s){

mutex.p(s+"因无法进入管程而");//互斥的进入管程

frame.a1.append(""+s+"已经进入管程\n");

}

public void leave(String s1){

frame.a1.append(s1+"当前正在执行管程的leave操作\n");

if(next_count>0)//判断有否发出signal操作的线程

{

next.v(s1+"释放一个因发出signal操作而阻塞自己的线程

\n");//若有就释放一个

}

else

{

mutex.v(s1+"离开管程\n"+"开放管程");//否则开放管程 }

}

public void Wait(Semaphore x_sem,Count x_count,String s1){ x_count.Cvalue++;//等待资源的线程数加1，初始值为0

System.out.print("Wait\n");

if(next_count>0)//判断是否有发出signal操作的线程。因为发出此操作的线程会阻塞自己。

{

next.v("释放一个因发出signal操作，唤醒了其他线程而阻塞自己的线程现在\n");//若有就释放一个

System.out.print("释放一个发出signal操作的线程\n");

}

else

{

mutex.v("没有因发出signal操作而阻塞自己的线程，也没有当前线程的可用资源在阻塞当前线程之前先开放管程，让其他线程有机会获得管程\n");//否则开放管程

System.out.print("开放管程\n");

}

x_sem.p(s1+"线程因没有可用资源（即缓冲区）而");///等待资源的线程阻塞自己，X_sem初始化为0

x_count.Cvalue--;//等待资源的线程数减1

}

public void Signal(Semaphore x_sem,Count x_count,String s2){ frame.a1.append(s2+"执行Signal操作若当前有等待资源的线程则唤醒该线程并阻塞自己。否则唤醒信号丢失\n ");

if(x_count.Cvalue>0){//判断是否有等待资源的线程

System.out.print("Signal\n");

next_count++;//发出signal操作的线程数加1

x_sem.v(" 资源可用，唤醒等待资源的线程！！（缓冲区不满或者不空）现在\n");//释放一个等待资源的线程

next.p(s2+"线程因发出Signal操作阻塞自己，等待已唤醒的线程退出管程或其他事件 \n");//发出signal操作的线程阻塞自己，一旦阻塞，以下的next_count--;将不会执行，等待被其他管程内部事件的唤醒。

next_count--;//发出signal操作的线程数减1 }

}

}

3.4核心算法

（用管程解决生产者—消费者的伪代码）：

type producer_consumer=moitor

item B[k]; //缓冲区个数

int in,out; //存取指针

int count; //缓冲区中产品个数

semaphore noffull,notempty; //条件变量

int notfull_count,notempty_count;

define append,take;

use enter,leave,wait,signal;

void append(item &x){

enter(IM);

if(count==k)

wait(notfull,notfull_count,IM);//缓冲区已满

B[in]=x;

in=(in+1)%k;

count++; //增加一个产品

signal(notempty,notempty_count,IM);//唤醒等待的消费者

leave(IM);

}

void take(item &x){

enter(IM);

if(count==0)

wait(notempty,notempty_count,IM);//缓冲区已满

x=B[out];

out=(out+1)%k;

count--; //增加一个产品

signal(notfull,notfull_count,IM);//唤醒等待的消费者

leave(IM);

}

cobegin

process producer_i(){ item x; produce(x);

producer_consumer.append(x);

}

process consumer_j(){

item x;

producer_consumer.take(x);

consume(x);

coend

核心算法示意流程：

等待进入管程的队列

4.运行环境及调试分析

本系统采用Java实现，可运行于装有JDK的WindowsXp及以上的操作系统上，可用eclipse平台操作源程序。

以下为系统运行截图：

（1）开始界面：可设置生产者数目，消费者数目以及缓冲区大小。

本次运行设置生产者数目为：6，消费者数目为：5，缓冲区大小为50

点击上图中确定按钮进入主界面

点击开始进行模拟：

如上图所示：生产者和消费者的速度都是可调的，可依据具体需要而进行调节，系统的模拟现状会体现在相应的进度条上，界面中间的输出文字是追踪进程状态的提示。此外使用者可

以随时暂停和继续模拟操作，当需要分析时可以点击分析按钮：进入分析界面

在分析界面中用户可以得到基本的统计信息和模拟结果。

分析完毕可以点击确定按钮，进入上一个界面，即主界面，可以继续模拟或退出系统。

5.总结

5.1实践心得体会

通过本次实践，我们小组体会到了团队的力量是无穷的。同时，我们也了解到，在我们遇到一个较大的较难的任务时，如果将其分解，组员各尽其责，抓其重点，各各突破，最后重组为一个整体，完成这个任务是很容易的。这种思想，是我们因该学习的。不论是在以后的学习中，或是工作中，我们都因该具有这种团队协作能力，我们每个人都要能找准位置，为这个团队尽最大的努力。只有这样，我们团队才能获得成功，我们个人才能成功。

由于时间紧促以及个人能力的不足，模拟系统在功能上尚存在一些问题，在很多方面都有改进的空间。但总体上是实现应有的功能。对于巩固在操作系统原理课上所学的知识，加深对操作系统中进程同步和互斥、临界区管理等问题认识和理解，有着很好的效果，同时也初步体会了软件设计流程。

5.2创新点

（1）本课程设计的所有数据结构均按照理论课本设计，与理论结合紧密

（2）在运行过程中消费者速度和生产者速度是可调的

参考文献

[1]孙钟秀.操作系统教程[M].第4版.高等教育出版社：2008.4

[2]汤子瀛等计算机操作系统[M].修订版.西安：西安电子科技大学出版社，2001.8.

[3]Bill Evjen (美)等著李铭译黄静校c#高级编程(第六版).北京：清华大学出版社，2008.10.

[4]孙卫琴，java面向对象编程[M].北京：电子工业出版社，2006.7.

[5]张尧学，史美林编著．《计算机操作系统教程(第2版) 》[M]．北京：清华大学出版社,2000.

[6]黄祥喜计算机操作系统实验教程[M]. 广州：中山大学出版社，1994.

操作系统课程设计

课程设计报告 2015～2016学年第一学期 操作系统综合实践课程设计 实习类别课程设计 学生姓名李旋 专业软件工程 学号130521105 指导教师崔广才、祝勇 学院计算机科学技术学院 二〇一六年一月

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一、概述 一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B，一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中，第1、2字节为相应文件的外存i节点号，是该文件的内部标识；后14B为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX 的存储介质以512B为单位划分为块，从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。UNIX中的文件系统磁盘存储区分配图如下： 本次课程设计是要实现一个简单的模拟Linux文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(20MB)作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式)，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。 二、设计的基本概念和原理 2.1 设计任务 多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令login 用户登录 logout 退出当前用户 dir 列文件目录 creat 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 - 3 -

read 读文件 write 写文件 mkdir 创建目录 ch 改变文件目录 rd 删除目录树 format 格式化文件系统 Exit 退出文件系统 2.2设计要求 1) 多用户：usr1,usr2,usr3,……,usr8 (1-8个用户) 2) 多级目录：可有多级子目录； 3) 具有login (用户登录)4) 系统初始化（建文件卷、提供登录模块） 5) 文件的创建：create (用命令行来实现)6) 文件的打开：open 7) 文件的读：read8) 文件的写：write 9) 文件关闭：close10) 删除文件：delete 11) 创建目录（建立子目录）：mkdir12) 改变当前目录：cd 13) 列出文件目录：dir14) 退出：logout 新增加的功能： 15) 删除目录树：rd 16) 格式化文件系统：format 2.3算法的总体思想 - 4 -

操作系统课程设计文件系统管理)

操作系统课程设计Array文件系统管理 学院计算机学院 专业计算机科学与技术 班级 姓名 学号 2013年1月8日 广东工业大学计算机学院制 文件系统管理 一、实验目的 模拟文件系统的实现的基本功能，了解文件系统的基本结构和文件系统的管理方法看，加深了解文件系统的内部功能的实现。通过高级语言编写和实现一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程，从而对各种文件操作系统命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。 二、实验内容和要求 编程模拟一个简单的文件系统，实现文件系统的管理和控制功能。在用户程序中通过使用文件系统提供的create，open，read，write，close，delete等文件命令，对文件进行操作。 以下报告主要包括： 1.可行性分析 2.需求分析 3.概要设计

4.详细设计 5.测试 6.总结 三、可行性分析 1、技术可行性 对于图形编程还不了解，但是经过本学期的三次实验的练习，可以设计好命令操作界面。利用大二期间学习的数据结构可以模拟出此课程设计的要求。 2、经济可行性 课程设计作为本课程的练习及进一步加深理解。与经济无关，可以不考虑。（零花费，零收益） 3.法律可行性 自己编写的程序，仅为练习，不作其他用途，与外界没什么联系，可行。 四、需求分析 编写程序实现文件系统，主要有以下几点要求： 1、实现无穷级目录管理及文件管理基本操作 2、实现共享“别名” 3、加快了文件检索 五、概要设计 为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一位用户建立一个单独的用户文件目录UFD（User File Directory）。这些文件目录可以具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，在系统中再建立一个主文件目录MFD （Master File Directory）；在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目

PV操作题解

（一）图书馆有100个座位，每位进入图书馆的读者要在登记表上登记，退出时要在登记表上注销。要几个程序有多少个进程（答：一个程序；为每个读者设一个进程） （1）当图书馆中没有座位时，后到的读者在图书馆为等待（阻塞）（2）当图书馆中没有座位时，后到的读者不等待，立即回家。 解（1 ) 设信号量：S=100; MUTEX=1 P(S) P(MUTEX) 登记 V(MUTEX) 阅读 P(MUTEX) 注销 V(MUTEX) V(S) 解(2) 设整型变量COUNT=100; 信号量：MUTEX=1; P(MUTEX); IF (COUNT==0) { V(MUTEX); RETURN; } COUNT=COUNT-1; 登记 V(MUTEX); 阅读 P(MUTEX); COUNT=COUNT+1; V(MUTEX); RETURN; （二）有一座东西方向的独木桥；用P,V操作实现：（1）每次只允许一个人过桥； （2）当独木桥上有行人时，同方向的行人可以同时过桥，相反方向的人必须等待。 （3）当独木桥上有自东向西的行人时，同方向的行人可以同时过桥，从西向东的方向，只允许一个人单独过桥。（此问题和读者与写者问题相同,东向西的为读者，西向东的为写者）。 （1）解 设信号量MUTEX=1 P (MUTEX) 过桥 V (MUTEX) (2)解 设信号量：MUTEX=1 (东西方互斥) MD=1 (东向西使用计数变量互斥) MX=1 (西向东使用计数变量互斥) 设整型变量：CD=0 (东向西的已上桥人数)

CX=0 (西向东的已上桥人数) 从东向西： P (MD) IF (CD=0) {P (MUTEX) } CD=CD+1 V (MD) 过桥 P (MD) CD=CD-1 IF (CD=0) {V (MUTEX) } V (MD) 从西向东： P (MX) IF (CX=0) {P (MUTEX) } CX=CX+1 V (MX) 过桥 P (MX) CX=CX-1 IF (CX=0) {V (MUTEX) } V (MX) (3) 解：从东向西的，和（2）相同；从西向东的和（1）相同。

操作系统课程设计-模拟文件系统

目录 第1章需求分析 (1) 第2章概要设计 (1) 2.1 系统的主要功能 (1) 2.2系统模块功能结构 (1) 2.3运行环境要求 (2) 2.4数据结构设计 (2) 第3章详细设计 (3) 3.1模块设计 (3) 3.2算法流程图 (3) 第4章系统源代码 (4) 第5章系统测试及调试 (4) 5.1运行结果及分析 (4) 5.2系统测试结论 (5) 第6章总结与体会 (6) 第7章参考文献 (6) 附录 (7)

第1章需求分析 通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力；掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。 模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。 第2章概要设计 2.1 系统的主要功能 1) 系统运行时根据输入的用户数目创建主目录 2) 能够实现下列命令： Login 用户登录 Create 建立文件 Read 读取文件 Write写入文件 Delete 删除文件 Mkdir 建立目录

Cd 切换目录 Logout 退出登录 2.2系统模块功能结构 2.3运行环境要求 操作系统windows xp ，开发工具vc++6.0 2.4数据结构设计 用户结构：账号与密码结构 typedef struct users { char name[8]; char pwd[10]; }users;

操作系统课程设计完整版内含代码

操作系统课程设计LRU页面调度算法 学号： 姓名： 学院： 专业： 班级： 指导老师： 日期：

目录 一、实验题目 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容 (1) 四、设计要求 (1) 五、设计思想 (1) 六、主要数据结构及其说明 (2) 七、硬件支持 (3) 八、源程序文件 (3) 九、程序运行结果 (7) 十、实验体会 (8)

一实验题目 LRU页面调度算法 二课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 1.进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2. 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3.提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4.提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三设计内容 程序应模拟实现LRU算法思想，对n个页面实现模拟调度。 四设计要求 1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。对程序其它部分也进行必要的注释。 2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。 3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。所有功能可以反复使用，最好使用菜单。 4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。 5．所有程序需调试通过。 五设计思想 最近最久未使用（LRU）页调度算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。 算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间，当所要访问的页面在内存块中时，就不淘汰页面，否则，淘汰页面中时间最长的，即淘汰最近最久未使用的页面。

pv操作的一些习题

1、进程P0和P1的共享变量定义及其初值为： boolean falg[2]; int turn=0; falg[0]=FALSE; falg[1]=FALSE; 若进程P0和P1访问临界资源的类C伪代码实现如下： 则并发执行进程P0和P1时产生的情形是【全国联考2010】 A. 不能保证进程互斥进入临界区、会出现“饥饿”现象 B. 不能保证进程互斥进入临界区、不会出现“饥饿”现象 C. 能保证进程互斥进入临界区、会出现“饥饿”现象 D. 能保证进程互斥进入临界区、不会出现“饥饿”现象 分析进程的执行过程：一开始，没有进程处于临界区中，现在进程P0开始执行，通过设置其数组元素和将turn置1来标识它希望进入临界区，由于进程P1并不想进入临界区，所以P0跳出while循环，进入临界区。如果进程P1现在开始执行，进程P1将阻塞在while循环直到flag[0]变为false，而该事件只有进程P0退出临界区时才会发生。 现在考虑两个进程几乎同时执行到while循环的情况，它们分别在turn中存入1和0，但只有后被保存进去的进程号才有效，前一个被重写而丢失。假设进程P1是后存入的，则turn为0。进程P0将循环0次而进入临界区，而进程P1则将不停地循环且不能进入临界区，直到进程退出临界区为止。 因此，该算法实现了临界区互斥。 “饥饿”出现的时机：使用忙等待实现互斥，当一个进程离开临界区时，如果有多个进程等待进入临界区，系统会随机选择一个进程执行，因为这种随机性，会导致有些进程长期得不到执行，因而导致“饥饿”。 本题中，如果P1已经等在while上的时候，P0至多执行一次临界区，否则下次执行的时候，即便它在P1测试条件前出了临界区并重新设定了flag，但由于它必须要设定turn=1（此时P1不会再设置turn了），因此这样P0必然卡在while上，从而换到P1执行。所以不会出现“饥饿”现象。 2、在一间酒吧里有三个音乐爱好者队列，第一个音乐爱好者只有随身听，第二个只有音乐磁带，第三个只有电池，而要听音乐就必须有随身听，音乐磁

操作系统课程设计报告

上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名：杜志豪.学号： 班级： 2012053班 . 同组姓名：孙嘉轶 课程设计时间：—— 评语： 成绩： 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1．2 使用算法分析： (4)

1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4) 1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5) 1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) ．1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27)

六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N

块内存（N

【精选】操作系统课程设计(文件系统管理)文件

评定等级 操作系统课程设计 文件系统管理 学院计算机学院 专业计算机科学与技术 班级 姓名 学号 2013年1月8日 广东工业大学计算机学院制

文件系统管理 一、实验目的 模拟文件系统的实现的基本功能，了解文件系统的基本结构和文件系统的管理方法看， 加深了解文件系统的内部功能的实现。通过高级语言编写和实现一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程，从而对各种文件操作系统命令的实质内容和执行过程有比较深入的了 解。 二、实验内容和要求 编程模拟一个简单的文件系统，实现文件系统的管理和控制功能。在用户程序中通过使用文件系统提供的create，open，read，write，close，delete 等文件命令，对文件进行操作。以下报告主要包括： 1.可行性分析 2.需求分析 3.概要设计 4.详细设计 5.测试 6.总结 三、可行性分析 1、技术可行性 对于图形编程还不了解，但是经过本学期的三次实验的练习，可以设计好命令操作界面。利用大二期间学习的数据结构可以模拟出此课程设计的要求。 2、经济可行性 课程设计作为本课程的练习及进一步加深理解。与经济无关，可以不考虑。（零花费，零收益） 3.法律可行性 自己编写的程序，仅为练习，不作其他用途，与外界没什么联系，可行。 四、需求分析 编写程序实现文件系统，主要有以下几点要求： 1、实现无穷级目录管理及文件管理基本操作 2、实现共享“别名” 3、加快了文件检索 五、概要设计 为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一位用户建立一个单独的用户文件目录 UFD （User File Directory ）。这些文件目录可以具有相似的结构，它由用户所有文件的文件 控制块组成。此外，在系统中再建立一个主文件目录MFD （Master File Directory ）；在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目录项，其目录项中包括用户名和指向该用户目 录的指针。

操作系统课程设计报告

课程设计说明书 设计题目：操作系统课程设计 班级：信息学管理与信息系统2011级 学号： 2 姓名：克乾

山东科技大学2013年12 月11 日

课程设计任务书 学院信息科学与工程专业信息学管理与信息系统班级2011-2 克乾 一、课程设计题目：操作系统课程设计 二、课程设计主要参考资料 （1）Abraham Silberschatz & Peter Baer Galvin & Greg Gagne. Operating System Concepts（第七版影印版）. 高等教育. 2007.3. （2）c++面向对象程序设计电子工业 （3）计算机操作系统（第三版）电子科技大学 三、课程设计应解决的主要问题： （1）CPU调度算法的模拟实现 （2）死锁相关算法的实现 （3）磁盘调度算法的实现 四、课程设计相关附件（如：图纸、软件等）： （1）程序源代码 （2） 五、任务发出日期：2013-10-1 课程设计完成日期：2014-1-1

指导教师签字：

指导教师对课程设计的评语成绩： 指导教师签字： 年月日

设计1 CPU调度算法的模拟实现一、设计目的 利用C++编写CPU调度算法，实现先来先服务调度算法FCFS、优先级调度算法PS、短作业优先调度算法SJF、时间片轮转调度算法RR的运行过程和实现的结果，针对模拟进程，利用编写的CPU调度算法对需要运行的进程进行调度。进行算法评价，计算平均周转时间和平均等待时间。 二、设计要求 针对模拟进程，利用CPU调度算法进行调度，最后要进行算法评价，计算平均周转时间和平均等待时间，并且输出调度结果和输出算法评价指标。 调度所需的进程参数由输入产生（手工输入或者随机数产生）。 三、设计说明 时间片轮转算法需要输入相应的时间片，所以独立编写一个程序，系统主体结构如下：

PV操作的例题

PV操作的例题 一、线程是进程的一个组成部分，一个进程可以有多个线程，而且至少有一个可执行线程。进程的多个线程都在进程的地址空间内活动。 资源是分给进程的，而不是分给线程的，线程需要资源时，系统从进程的资源配额中扣除并分配给它。处理机调度的基本单位是线程，线程之间竞争处理机，真正在处理机上运行的是线程。线程在执行过程中，需要同步。 二、在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。 首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下： P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1； ②如果S>=0，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1； ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。 什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。 一般来说，信号量S>=0时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1；若S?0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。 利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是： 进程P1 进程P2 ……进程Pn ……………… P（S）；P（S）；P（S）； 临界区；临界区；临界区； V（S）；V（S）；V（S）； …………………… 其中信号量S用于互斥，初值为1。 使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是： （1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。 （2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。（3）互斥信号量的初值一般为1。 利用信号量和PV操作实现进程同步 PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。 使用PV操作实现进程同步时应该注意的是：

操作系统课程设计报告

; 一、概述 课程设计目的、意义： 课程设计目的使学生熟悉文件管理系统的设计方法；加深对所学各种文件操作的了解及其操作方法的特点。通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力。 主要任务： 模拟文件系统设计是设计和实现一个简单的文件系统。内容包括： 1.建立文件存储介质的管理机制 2.建立目录（采用一级目录结构） 3.文件系统功能（显示目录、创建、删除、打开、关闭、读、写） ~ 4.文件操作接口（显示目录、创建、删除、打开、关闭、读、写） 二、系统设计 课程设计的系统设计： 本系统模拟一个文件管理系统，要完成对文件的基本操作，文件的基本操作有文件、文件夹的打开、新建、删除和读取写入文件，创建更改目录，列出目录内容等信息。系统建立了文件目录树，存储文件系统中的所有文

件。对于用户名下的文件，用文件目录树的分枝来存贮。采用命令行操作界面很直观，也方便用户进行操作，用户只要按照操作界面所显示的命令来操作就行了。 整体设计框架： 系统初始化界面是由创建用户存储空间，管理文件，退出系统三个模块组成。用户创建由创建用户存储空间，进入目录，删除用户存储空间，显示所有用户存储空间，等模块组成。然后各个模块再由一些小模块组成。其中创建文件，打开关闭文件，读写文件等文件操作模块包括在进入目录模块里面。 三、系统实现 课程设计主要内容的实现程序代码： 《 #include <> #include <> #include <> typedef struct file{ char name[10]; struct file *next; }File; typedef struct content{ ! char name[10]; File *file;

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 ******** *** 目录 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 指导老师： *** 完成时间： **** ** **

实验六磁盘调度 实验七进程间通信 实验一 Windows进程管理 一、实验目的 1 ）学会使用VC编写基本的Win3 2 Consol Application （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 Win32 Consol Application 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 “Win32 ConsolApplication ”，然后在“ Project name 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++ Source File ” ,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。

pv操作练习题

用P，V操作实现下述问题的解。 一、桌上有一个盘子，可以放一个水果；父亲总是放苹果到盘子中；母亲总是放香蕉到盘子中。一个儿子专等吃盘中的香蕉，而一个女儿专等吃盘中的苹果。父母只放水果不吃，儿女只吃水果不放。实现父亲，母亲，儿子，女儿的进程同步。 二、在公共汽车上，司机和售票员的活动分别是： 司机的活动：启动车辆，正常行车，到站停车。 售票员的活动：上下乘客，关车门，售票，开车门，上下乘客。 在汽车不停的到站，停站，行驶过程中，这两个活动有什么同步关系？用信号量和P，V操作实现它们的同步。 三、某寺庙，有小，老和尚若干，有一个水缸，有小和尚提水入缸供老和尚饮用。水缸可以放10桶水，水从一个井里面提。水井狭窄，每次只能容纳一个桶取水。水桶总数为3个。每次入、取缸水只能是1桶，且不可以同时进行。试给出取水，入水的算法描述。 四、一个快餐厅有4类职员：（1）领班：接受顾客点菜，出菜单；（2）厨师：根据菜单，准备顾客的饭菜；（3）打包工：将做好的饭菜打包；（4）出纳员：收款并提交食品。每个职员可被看作一个进程，试用一种同步机制写出能让四类职员正确并发运行的程序。 五、假设有一个作业由四个进程组成，这四个进程在运行时必须按如图所示的次序依次执行，试用P,V原语表达四个进程的同步关系： 六、观察者和报告者是两个并发执行的进程，观察者不断观察并对通过的卡车计数，报告者定时的将观察者的计数值打印，打印完毕，将计数值清零。 七、假定阅览室最多可同时容纳100个人阅读，读者进入时，必须在阅览室门口的一个登记表上登记，内容包括姓名、座号等，离开时要撤掉登记内容。用P、V操作描述读者进程的同步算法。

操作系统课程设计二级文件系统

操作系统课程设计报告 专业：计算机信息处理 学号：09103408 姓名：纪旻材 提交日期：2011-12-28

【设计目的】 1. 课程设计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。 2. 结合数据结构、程序设计、计算机原理等课程的知识，设计一个二级文件系统，进一步理解操作系统。 3. 通过对实际问题的分析、设计、编程实现，提高学生实际应用、编程的能力 【设计内容】 1、delete 删除文件 2、open 打开文件 3、close 关闭文件 4、write 写文件 【实验环境】 Windows7系统

Visual studio 2010 【相关知识综述】 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如：file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。 【设计思路】 1 主要数据结构 #define MAXNAME 25 /*the largest length of mfdname,ufdname,filename*/ #define MAXCHILD 50 /*the largest child每个用户名下最多有50个文件*/ #define MAX (MAXCHILD*MAXCHILD) /*the size of fpaddrno*/ typedef struct/*the structure of OSFILE定义主文件*/

经典PV操作讲解和练习题

在计算机操作系统中，PV操作是进程管理中的难点。 首先应弄清PV操作的含义：PV操作由P操作原语和V操作原语组成（原语是不可中断的过程），对信号量进行操作，具体定义如下： P（S）：①将信号量S的值减1，即S=S-1； ②如果S30，则该进程继续执行；否则该进程置为等待状态，排入等待队列。 V（S）：①将信号量S的值加1，即S=S+1； ②如果S>0，则该进程继续执行；否则释放队列中第一个等待信号量的进程。 PV操作的意义：我们用信号量及PV操作来实现进程的同步和互斥。PV操作属于进程的低级通信。 什么是信号量？信号量（semaphore）的数据结构为一个值和一个指针，指针指向等待该信号量的下一个进程。信号量的值与相应资源的使用情况有关。当它的值大于0时，表示当前可用资源的数量；当它的值小于0时，其绝对值表示等待使用该资源的进程个数。注意，信号量的值仅能由PV操作来改变。 一般来说，信号量S30时，S表示可用资源的数量。执行一次P操作意味着请求分配一个单位资源，因此S的值减1；当S<0时，表示已经没有可用资源，请求者必须等待别的进程释放该类资源，它才能运行下去。而执行一个V操作意味着释放一个单位资源，因此S 的值加1；若S￡0，表示有某些进程正在等待该资源，因此要唤醒一个等待状态的进程，使之运行下去。 利用信号量和PV操作实现进程互斥的一般模型是： 进程P1 进程P2 ……进程Pn ……………… P（S）； P（S）； P（S）； 临界区；临界区；临界区； V（S）； V（S）； V（S）； …………………… 其中信号量S用于互斥，初值为1。 使用PV操作实现进程互斥时应该注意的是： （1）每个程序中用户实现互斥的P、V操作必须成对出现，先做P操作，进临界区，后做V操作，出临界区。若有多个分支，要认真检查其成对性。 （2）P、V操作应分别紧靠临界区的头尾部，临界区的代码应尽可能短，不能有死循环。（3）互斥信号量的初值一般为1。 利用信号量和PV操作实现进程同步 PV操作是典型的同步机制之一。用一个信号量与一个消息联系起来，当信号量的值为0时，表示期望的消息尚未产生；当信号量的值非0时，表示期望的消息已经存在。用PV操作实现进程同步时，调用P操作测试消息是否到达，调用V操作发送消息。 使用PV操作实现进程同步时应该注意的是： （1）分析进程间的制约关系，确定信号量种类。在保持进程间有正确的同步关系情况下，哪个进程先执行，哪些进程后执行，彼此间通过什么资源（信号量）进行协调，从而明确要设置哪些信号量。

操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计

南通大学计算机科学与技术学院操作系统课程设计报告 专业： 学生姓名： 学号： 时间：

操作系统模拟算法课程设计报告 设计要求 将本学期三次的实验集成实现： A.处理机管理； B.存储器管理； C.虚拟存储器的缺页调度。 设计流程图 主流程图 开始的图形界面 处理机管理存储器管理缺页调度 先来先服务时 间 片 轮 转 首 次 适 应 法 最 佳 适 应 法 先 进 先 出 L R U 算 法

A.处理机调度 1)先来先服务FCFS N Y 先来先服务算法流程 开始 初始化进程控制块，让进程控制块按进程到达先后顺序让进程排队 调度数组中首个进程，并让数组中的下一位移到首位 计算并打印进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间 其中：周转时间 = 完成时间 - 到达时间 带权周转时间=周转时间/服务时间 更改计时器的当前时间,即下一刻进程的开始时间 当前时间=前一进程的完成时间+其服务时间 数组为空 结束

2)时间片轮转法 开始 输入进程总数 指针所指的进程是 否结束 输入各进程信息 输出为就绪状态的进程的信息 更改正在运行的进程的已运行时间 跳过已结束的程序 结束 N 指向下一个进程 Y 如果存在下一个进程的话 Y N 输出此时为就绪状态的进程的信息 时间片轮转算法流程图

B.存储器管理(可变式分区管理） 1)首次适应法 分配流程图 申请xkb内存 由链头找到第一个空闲区 分区大小≥xkb？ 大于 分区大小=分区大小-xkb，修改下一个空闲区的后向指针内容为（后向指针）+xkb;修改上一个空闲区的前向指针为（前向指针）+xkb 将该空闲区从链中摘除：修改下一个空闲区的后向地址=该空闲区后向地址，修改上一个空闲区的前向指针为该空闲区的前向指针 等于 小于延链查找下 一个空闲区 到链尾 了？ 作业等待 返回是 否 登记已分配表 返回分配给进程的内存首地址 开始

操作系统课程设计(文件系统)

操作系统课程设计 班级： 姓名： 学号： 使用语言：C++ 指导老师： 学院：

一、系统要求 1、实验目的 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及内部实现。 2、实验内容 为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条）； 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 （2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度； （3）源文件可以进行读写保护。 二、系统分析 1、设计思想 本文件为二级文件系统，即要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容： 0 48*5 48*5+44*50 48*5+44*50+264*200 每个分区都是由结构体组成，每个个去的结构体的个数由格式化系统是决定。整个系统的编码构成主要分为：

Allstruct.h 定义了每个分区的结构体； Mysys.h 声明了对系统操作的各种方法； Myuserfile.h 声明了对文件操作的各种方法； Mymain.cpp 整个系统的主函数，操作入口； Mysys.cpp 包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp 包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法； 2、主要数据结构 Allstruct.h文件的内容： struct s_user //用户区结构体 { long isuse; //是否使用 char name[20]; //用户名 char psd[20]; //密码 long address; //目录地址 }; struct s_list //目录结构体 { long isuse; //是否使用 char name[20]; //文件名字 long myaddress; //本条目录地址 long pointaddress; //指向的文件的地址 long isfile; //是否锁定 long pointsize; //目标文件的大小 long nextaddress; //下条目录的地址 }; struct s_file //文件结构体 { long isuse; //是否使用 char content[256]; //文件内容 long next; //下个文件块地址 };

操作系统课程设计

计算机科学技术学院 操作系统原理课程设计报告 题目：进程管理系统 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 年月日

《操作系统原理》课程设计任务书 一、课程设计题目（任选一个题目） 1.模拟进程管理 2.模拟处理机调度 3.模拟存储器管理 4.模拟文件系统 5.模拟磁盘调度 二、设计目的和要求 1.设计目的 《操作系统原理》课程设计是网络工程专业实践性环节之一，是学习完《操作系统原理》课程后进行的一次较全面的综合练习。其目的在于加深对操作系统的理论、方法和基础知识的理解，掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，培养学生的系统设计能力，并了解操作系统的发展动向和趋势。 2.基本要求： (1)选择课程设计题目中的一个课题，独立完成。 (2)良好的沟通和合作能力 (3)充分运用前序课所学的软件工程、程序设计、数据结构等相关知识 (4)充分运用调试和排错技术 (5)简单测试驱动模块和桩模块的编写 (6)查阅相关资料，自学具体课题中涉及到的新知识。 (7)课题完成后必须按要求提交课程设计报告，格式规范，内容详实。 三、设计内容及步骤 1.根据设计题目的要求，充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么。

2.根据实现的功能，划分出合理的模块，明确模块间的关系。 3.编程实现所设计的模块。 4.程序调试与测试。采用自底向上，分模块进行，即先调试低层函数。能够熟练掌握调试工具的各种功能，设计测试数据确定疑点，通过修改程序来证实它或绕过它。调试正确后，认真整理源程序及其注释，形成格式和风格良好的源程序清单和结果； 5.结果分析。程序运行结果包括正确的输入及其输出结果和含有错误的输入及其输出结果。 6.编写课程设计报告； 设计报告要求：A4纸，详细设计部分主要叙述本人的工作内容 设计报告的格式： (1)封面（题目、指导教师、专业、班级、姓名、学号） (2)设计任务书 (3)目录 (4)需求分析 (5)概要设计 (6)详细设计（含主要代码） (7)调试分析、测试结果 (8)用户使用说明 (9)附录或参考资料 四、进度安排 设计在学期的第15、16周进行，时间安排如下：

操作系统课程设计模拟文件系统

操作系统课程设计模拟文 件系统 Newly compiled on November 23, 2020

目录第1章需求分析 (1) 第2章概要设计 (1) 系统的主要功能 (1) 系统模块功能结构 (1) 运行环境要求 (2) 数据结构设计 (2) 第3章详细设计 (3) 模块设计 (3) 算法流程图 (3) 第4章系统源代码 (4) 第5章系统测试及调试 (4) 运行结果及分析 (4) 系统测试结论 (5) 第6章总结与体会 (6) 第7章参考文献 (6) 附录 (7) 第1章需求分析 通过模拟文件系统的实现，深入理解操作系统中文件系统的理论知识, 加深对教材中的重要算法的理解。同时通过编程实现这些算法,更好地掌握操作系统的原理及实现方法,提高综合运用各专业课知识的能力；掌握操作系统结构、实现机理和各种典型算法，系统地了解操作系统的设计和实现思路，并了解操作系统的发展动向和趋势。

模拟二级文件管理系统的课程设计目的是通过研究Linux的文件系统结构，模拟设计一个简单的二级文件系统，第一级为主目录文件，第二级为用户文件。 第2章概要设计 系统的主要功能 1) 系统运行时根据输入的用户数目创建主目录 2) 能够实现下列命令： Login 用户登录 Create 建立文件 Read 读取文件 Write 写入文件 Delete 删除文件 Mkdir 建立目录 Cd 切换目录 Logout 退出登录 系统模块功能结构 运行环境要求 操作系统windows xp ，开发工具vc++ 数据结构设计 用户结构：账号与密码结构 typedef struct users { char name[8]; char pwd[10]; }users;

计算机操作系统课程设计

计算机操作系统课程设计 班级：计091-1 姓名： 学号： 使用语言：C++ 指导老师： 学院：

一、系统要求 1、实验目的 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及内部实现。 2、实验内容 为linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条）； 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 （2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度； （3）源文件可以进行读写保护。

二、系统分析 1、设计思想 本文件为二级文件系统，即要实现对文件的增删改查，同时又具备登陆系统、注册用户的功能，各个用户之间的文件系统互不干扰。 本文件系统采用两级目录，其中第一级对应于用户账号，第二级对应于用户帐号下的文件。另外，为了简便文件系统未考虑文件共享，文件系统安全以及管道文件与设备文件等特殊内容。 系统采用结构体来存储用户、文件目录、文件数据内容： 0 48*5 48*5+44*50 48*5+44*50+264*200 每个分区都是由结构体组成，每个个去的结构体的个数由格式化系统是决定。

整个系统的编码构成主要分为： Allstruct.h 定义了每个分区的结构体； Mysys.h 声明了对系统操作的各种方法；Myuserfile.h 声明了对文件操作的各种方法； Mymain.cpp 整个系统的主函数，操作入口； Mysys.cpp 包含了mysys.h，实现了操作系统的各种方法；Myuserfile.cpp 包含了myuserfile.h，实现了操作文件的各种方法； 2、主要数据结构 Allstruct.h文件的内容： struct s_user //用户区结构体 { long isuse; //是否使用 char name[20]; //用户名 char psd[20]; //密码 long address; //目录地址 };

新操作系统课程设计

江苏大学京江学院 JIANGSU UNIVERSITY 操作系统课程设计 文件管理系统 学院名称：京江学院 专业班级：J计算机1401 学号：4141110020 学生姓名：潘庆 指导教师：林琳 2017年 1 月

一、课设目的 操作系统是计算机专业的一门专业课，也是计算机专业考研课程，但操作系统比较抽象，有的同学一学期完了都还很难理解进程、内存管理等一些概念和原理，操作系统课程设计的目的就是通过设计的实验，让同学们真正理解进程的实现，内存管理的机制，达到理解概念，了解实现原理。同时也进一步巩固程序设计与数据结构的实践技能，实现整个大学阶段实践技能不断线的目的。 二、课设题目 实现一个简单的文件管理系统 （1）具有文件目录（一级或者多级） （2）对指定大小的磁盘（设共1GB，每个块为1MB），建立位示图进行管理 （3）文件操作，包括新建、查看属性、删除 新建文件：给出文件名、大小、建立时间等信息，系统为其分配硬盘空间，并记录在文件目录中 查看属性：给出文件名，可以输出该文件的所有属性，以及该文件所占用的物理块号。 删除文件：给出文件名，实现文件的删除 （4）文件系统操作：显示文件列表、显示磁盘空间剩余大小、输出位示图。 三、系统功能结构

四、主要数据结构 创建文件：creatfile<文件名>，即创建一个指定名字的新文件，在目录中增加一 项，不考虑文件的内容，对于重名文件，给出错误信息。 删除文件：deltefile<文件名>,即删除一个指定名字的已创建文件，若文件不存在 则给出错误信息。 输出文件列表：disp()，即显示指定目录下的全部文件和第一级子目录，若无指定 目录，则显示当前目录下的相应内容。 输出文件属性：disp2()，即给出文件名，可以输出该文件的所有属性，以及该文件所占用的物理块号。 输出位示图：bit_map()，即输出当前状态下磁盘盘块的使用情况。 五、系统使用说明 文件管理系统主菜单界面（通过输入对应数字进入相应功能子菜单）