课程设计
题目进程调度算法模拟编程
学生姓名学号
专业计算机科学与技术班级
指导教师
完成日期2012年12月18日
进程调度的模拟实现
摘要：进程管理是操作系统中的重要功能，用来创建进程、撤消进程、实现进程状态转换，它提供了在可运行的进程之间复用CPU的方法。在进程管理中，进程调度是核心，因为在采用多道程序设计的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态，当就绪进程个数大于处理器数目时，就必须依照某种策略决定哪些进程优先占用处理器。本文通过两种算法模拟实现了进程之间的调度。
关键词：进程创建，先来先服务，优先级调度。
一．前言
在操作系统中，调度的实质是一种资源分配，调度算法即指：根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法，如在批处理系统中，为照顾为数众多的短作业，采用短作业有限调度算法；在分时系统中，为保证系统具有合理的响应时间，采用轮转法进行调度。采用算法时，则要考虑多方面因素，以便达到最佳效果。做好这个课程设计，有利于加深对操作系统进程调度知识的理解。
二. 系统总体框架设计
本程序采用两种算法（最高优先级数优先的调度算法和先来先服务算法）对多个进程进行调度，每个进程有三个状态，初始状态为就
绪状态。最高优先级数优先的调度算法中，程序的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。在优先级数优先的调度算法中，优先级数的值设计为100与运行时间的差值，即Pro_time-process->needtime。进程每执行一次，优先数减3，CPU 时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。对于遇到优先数一致的情况，采用先来先服务策略解决。
程序设计组成框图
数据项作用
pro_name 进程名称
time_submit 进程创建时刻
pro_id 进程号，当进程有相同名称时，用来区分进程
time_start 进程启动时刻
time_exe 进程要求运行时间
time_end 进程结束的时刻
pro_priority 进程优先级
图1-2 进程控制块
CpuModel类成员作用
Cpurun() Cpu模拟运行函数
CreatePcb() 进程创建函数
ShowPcb() 进程显示函数
PriModel() 实现优先级调度算法
FcfsModel() 实现先来先服务算法
pcbnum 进程数量
freetime Cpu空闲时间
allturn 总周转时间
allaver 总带权周转时间
PcbList[] 进程就绪队列的实现
图1-3CpuModel类
程序流程图
1.可强占优先调度算法实现过程流程图：
开始
创建进程及属性
先来先服务算法 优先数调度算法
显示进程执行状态
结束
2先来先服务调度算法实现过程流图
三．数据结构设计
1.设计创建进程的结构类型定义和结构变量说明struct ProcessPcb，定义PCB相关变量：
ProcessPcb(){next=NULL;}
char pro_name[20]; //进程的名字
int time_submit ; //提交时间,从时间为1开始计时
int time_exe ; //进程所需的运行时间
int pro_id ; //进程ID(系统生成)
int pro_priority ; //进程优先级
int time_start ; //开始执行的时间
int time_end ; //结束的时间
int time_wait ; //等待的时间
int pro_state ; //进程的状态 (就绪，执行，完成)
int time_left ; //还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间int time_turn ; //周转时间
double time_aver ; //带权周转时间
2.创建PCB类class CpuModel，定义程序中使用的各函数：
CpuModel{
CpuModel(){pcbnum=0;}
void cpurun(); //cpu模拟运行函数
bool GetPcb(); //进程输入函数
void ShowPcb(); //将输入的进程展示出来
void PriModel(); //可强占的优先进程调度模式
void FcfsModel(); //先到先服务调度模式
ProcessPcb PcbList[100]; //按提交时间排的未就绪进程队列()
}
四．测试结果及分析
1.开始运行，显示：
2.输入进程数，各进程属性：
关于提交时间执行时间等，将检测输入是否数字，不是数字即退出程序。
3.显示已创建的各进程及其属性：
此处的优先级数，是用100减去执行时间。对于优先级数相同，则默认FIFO。
4.测试可强占的优先进程调度：
一次调度完成，将计算此次运行中CPU的利用率。
5.先到先服务调度算法运行情况：
6.选择5，回车，退出程序。
五．设计心得
在学完操作系统课程之后，一直对进程调度这一块不是很理解，借着做课程设计的机会，我就选择了进程调度模拟编程这个题目，打算在做课程设计的过程中好好的再学习一下这块的知识。
我在做课程设计的过程中，遇到了许多的问题，通过请教同学，上网查资料等途径一一解决。通过这次操作系统的课程设计，我研究了进程调度的相关知识，加深
了对进程调度的理解。
课程设计和平时的实验课比较起来有很大的差距，实验课只是将这一章的一部分内容练习操作一遍，而课程设计需要的是他们综合起来的东西，这要更难一些。
总体来说我认为操作系统这门学科在计算机科学当中是非常重要的，这次操作系统的课程设计收获颇丰，复习了许多东西，也从新学会了许多东西，我想这也许就是课程设计的最终目的吧。
参考文献
[1]刘振安、刘燕君著.《C++程序设计课程设计》.北京: 机械工业出版社，2004
[2][美]Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg Gagne 著. 郑扣根译. 操作系统概念
（第六版）. 北京：高等教育出版社，2004
[3]陈向群，向勇等. Windows操作系统原理（第二版）. 北京：机械工业出版社，2004.
[4]费翔林，李敏，叶保留等.Linux操作系统实验教程.北京：高等教育出版社，2009
附录：
#include
#include
#include
#include
#include
using namespace std ;
//进程的状态
#define UNREADY 0 //未就绪
#define READY 1 //就绪
#define EXECUTE 2 //执行
#define END 3 //完成
//进程的PCB结构类型定义和结构变量说明
struct ProcessPcb
{
ProcessPcb()
{
next=NULL;
}
char pro_name[20]; //进程的名字
int time_submit ; //提交时间,从时间的1开始计时
int time_exe ; //进程所需的运行时间
int pro_id ; //进程ID(系统生成)
int pro_priority ; //进程优先级
int time_start ; //开始执行的时间
int time_end ; //结束的时间
int time_wait ; //等待的时间
int pro_state ; //进程的状态 (就绪，执行，完成) int time_left ; //还需多少时间单位,初始化为所需的执行时间
int time_turn ; //周转时间
double time_aver ; //带权周转时间
ProcessPcb *next;
};
//封装CPU调度与分配程序模块。进程类
class CpuModel
{
public:
CpuModel()
{
pcbnum=0;
}
void cpurun(); //cpu模拟运行函数
bool CreatePcb(); //进程输入函数
void ShowPcb(); //将输入的进程展示出来
void PriModel(); //可强占的优先进程调度模式
void FcfsModel(); //先到先服务调度模式
private:
ProcessPcb PcbList[100]; //按提交时间排的未就绪进程队列
int pcbnum ; //进程数量
int freetime ; //cpu空闲时间
int allturn ; //总周转时间
float allaver ; //总带权周转时间
};
#include
//cpu模拟运行函数
void CpuModel::cpurun()
{
int choose = 0 ;
while(1)
{
cout<<"*** 主菜单 ***"< cout<<"----------------------------------"< cout<<"*** 1: 创建进程 ***"< cout<<"*** 2: 显示已创建的进程 ***"< cout<<"*** 3: 可强占的优先进程调度 ***"< cout<<"*** 4: 先到先服务调度 ***"< cout<<"*** 5: 退出系统 ***"< cout<<"\n*** 请选择 : " ; cin>>choose ; cout< switch(choose) { case 1: CreatePcb(); //创建进程 break; case 2: ShowPcb(); //显示已创建的进程 break; case 3: PriModel(); //可强占的优先进程方式 break; case 4: FcfsModel(); //先到先服务调度方式 break; case 5: return ; //结束程序 } cout< } } //按进程提交时间排序的比较函数 bool cmp(ProcessPcb a,ProcessPcb b) { if(a.time_submit return true; return false; } //判断是否数字 int isnumber(char a[]) { int len=strlen(a); int i,num=0; if(a[0]>'0'&&a[0]<='9') num=a[0]-'0'; else return -1; for(i=1;i { if(a[i]>='0'&&a[i]<='9') num=num*10+a[i]-'0'; else return -1; } return num; } //进程输入函数 bool CpuModel::CreatePcb() { char num[10]; cout<<"\n***请输入你想建立的进程个数: "; cin>>num; //输入进程个数 pcbnum=isnumber(num); if(pcbnum<=0) { cout<<"***输入有错***\n"; return 0; } int i; for(i=0;i { cout<<"***请依次输入第"< cout<<"*******名字：" ; cin>>PcbList[i].pro_name ; cout<<"***提交时间："; cin>>num; PcbList[i].time_submit=isnumber(num); if(PcbList[i].time_submit<=0) { cout<<"***输入有错***\n"; return 0; } cout<<"***执行时间："; cin>>num; PcbList[i].time_exe=isnumber(num); if(PcbList[i].time_exe<=0) { cout<<"***输入有错***\n"; return 0; } PcbList[i].time_left=PcbList[i].time_exe; //设置剩余执行时间 PcbList[i].pro_state=UNREADY; //设置状态为未就绪 PcbList[i].pro_priority=100-PcbList[i].time_exe; //设置优先级，优先级=100-执行时间 cout< } sort(PcbList,PcbList+pcbnum,cmp); //按提交时间排序 for(i=0;i PcbList[i].pro_id=i+1; //设置Id,根据提交时间 return 1; } //展示所需执行进程信息 void CpuModel::ShowPcb() { int i; cout<<"\n***所需执行的进程信息如下***\n"; for(i=0;i cout<<" 进程编号: "< < <<" 执行时间: "< < cout< } //可强占的优先进程调度模式 void CpuModel::PriModel() { cout<<"********可强占的优先进程调度过程如下********\n"; freetime=0; //初始化系统空闲时间为0 int time=0; //时间 int nextid=0; int pnum=0; //已就绪进程数目 ProcessPcb *head; //就绪队列 ProcessPcb *pcb,*pcb1,*pcb2; head=(ProcessPcb*)malloc(sizeof(ProcessPcb)); head->next=NULL; //head 指针不用，head->next开始为就绪队列 //模拟cpu开始工作 while(head->next!=NULL||pnum { Sleep(1000); time++; //时间片为1 cout<<"*Time: 第"< // 进程就绪（查看未就绪的进程中在该时间片是否可以进入就绪队列） 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 - 1 - - 2 - 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 - 题目1 连续动态内存管理模拟实现 1.1 题目的主要研究内容及预期达到的目标 （1）针对操作系统中内存管理相关理论进行设计，编写程序并进行测试，该程序管理一块虚拟内存。重点分析三种连续动态内存分配算法，即首次适应算法、循环首次适应算法和最佳适应算法。 （2）实现内存分配和回收功能。 1.2 题目研究的工作基础或实验条件 （1）硬件环境：PC机 （2）软件环境：Windows XP，Visual C++ 6.0 1.3 设计思想 首次适应算法的实现：从空闲分区表的第一个表目起查找该表，把最先能够满足要求的空闲区分配给作业，这种方法的目的在于减少查找时间。为适应这种算法，空闲分区表中的空闲分区要按地址由低到高进行排序。该算法优先使用低址部分空闲区，在低址空间造成许多小的空闲区，在高址空间保留大的空闲区。 循环首次适应算法的实现：在分配内存空间时，不再每次从表头开始查找，而是从上次找到空闲区的下一个空闲开始查找，直到找到第一个能满足要求的的空闲区为止，并从中划出一块与请求大小相等的内存空间分配给作业。该算法能使内存中的空闲区分布得较均匀。 最佳适应算法的实现：从全部空闲区中找到能满足作业要求的、且最小的空闲分区，这种方法能使碎片尽量小。为适应此算法，空闲分区表中的空闲分区要按从小到大进行排序，从表头开始查找第一个满足要求的自由分配。 1.4 流程图 内存分配流程图，如图1-1所示。 图1-1 内存分配流程图内存回收流程图，如1-2所示。 图1-2 内存回收流程图 1.5 主要程序代码 （1）分配内存 void allocate(char z,float l) { int i,k; float ad; k=-1; for(i=0;i 实验一模拟实现进程调度算法(4学时) ①、实验目的 a、进程调度是处理机管理的核心内容。观察、体会操作系统的进程调度方法，并通过一个简单的进程调度模拟程序的实现，加深对进程控制块、进程队列、进程调度算法，进程切换的理解，并体会和了解各种调度算法的具体实施办法。 b、提高实际动手编程能力，为日后从事软件开发工作打下坚实基础。 ②、实验内容 a、设计进程控制块PCB表结构，模拟实现进程调度算法：FIFO，静态优先级调度，时间片轮转调度，短进程优先调度算法，多级反馈队列调度。（实现静态优先级调度算法、短进程优先调度算法）。 b、编写一个进程调度程序模拟程序。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。 c、由用户输入（可通过文件输入）进程名、进程状态、进程运行时间和进程优先级等数据。 ③、实验要求 a、使用模块化设计思想来设计。 b、给出主函数和各个算法函数的流程图。 c、学生可按照自身条件，随意选择采用的算法，（例如：采用冒泡法编写程序，实现短进程优先调度的算法）。 d、进程调度程序模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。 ④、运行结果 a、给出进程的调度模拟操作排序结果。 ⑤、提示 a、每个进程可有三个状态，并假设初始状态为就绪状态。 b、为了便于处理，程序中的进程运行时间以纳秒为单位计算。 C、各进程的优先级或轮转时间数以及进程需运行的纳秒数的初始值均由用户给定。 d、在优先级算法中，采用静态优先级。在时间片轮转算法中，采用可变时间片，由用户给定。 e、对于遇到优先级一致的情况，采用FIFO策略解决。 f、输入：进程流文件（文本文件），其中存储的是一系列要执行的进程，每个进程包括四个数据项：进程名进程状态(1就绪2等待3运行) 所需时间优先级(0级最高)。 g、输出：进程执行流等待时间平均等待时间。 ⑥、分析与讨论 a、各种进程调度算法的异同？ b、如何理解“算法+数据结构=程序设计”？ c、如何理解“数据结构始终是为实现功能服务的”？ ⑦、参考代码 参看：附录A1 考核方法： 1、实验报告占50%，程序设计30%，出勤占20%； 3、每次实验100分，2次实验的平均分为最终实验成绩。 注：无出勤只交实验报告者，以实验报告成绩×50%为最后成绩。 打游戏者发现一次本次实验扣10分。 早退者本次实验扣10分。 点名时未到者，后来补签到按照迟到时间长短扣分，点名后即来扣5分，1节课过后才来扣10分。 操作系统课程设计报告 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级： 13软件工程1班 提交时间： 2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统： WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 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。 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 操作系统课程设计报告题目：进程调度算法的模拟实现_ 专业计算机科学与技术 学生姓名 班级 学号 指导教师 发放日期2015.1.30 信息工程学院 目录 1 概述 (1) 2 设计原理 (1) 2.1先来先服务算法 (1) 3 详细设计与编码 (2) 3.1 模块设计 (2) 3.2 系统流程图 (2) 3.3 系统详细设计 (2) 4 结果与分析 (6) 4.1 测试方案 (6) 4.2 测试结果 (6) 4.3 测试结果分析 (9) 5 设计小结 (10) 6 参考文献 (10) 附录程序代码 (12) 进程调度算法的模拟实现 进程调度算法的模拟实现 1 概述 选择一个调度算法，实现处理机调度，进程调度算法包括：先来先服务算法，短进程优先算法，时间片轮转算法，动态优先级算法。可选择进程数量，本程序包括四种算法，用C或C++语言实现，执行时在主界面选择算法（可用函数实现），进入子页面后输入进程数，（运行时间，优先数由随机函数产生），执行，显示结果。 2 设计原理 2.1先来先服务(FCFS)算法 每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将它们调入内存，为它们分配资源创建进程，然后放入就绪队列 2.2 时间片轮转法(RR)算法 系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。时间片的大小从几ms到几百ms。当执行的时间片用完时，由一个计时器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。 2.3短作业优先(SJF)算法 短作业优先调度算法是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机时再重新调度。 2.4最高优先权优先(HRRN)算法 优先权调度算法是为了照顾紧迫型作业，使之在进入系统后便获得优先处理，引入最高优先权优先调度算法。动态优先权是指在创建进程时所赋予的优先权，是可以随进程的推进或随其等待时间的增加而改变的，以便获得更好的调度性能。 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： 一．课程概述 1.1.设计构想 程序能够完成以下操作：创建进程：先输入进程的数目，再一次输入每个进程的进程名、运行总时间和优先级，先到达的先输入；进程调度：进程创建完成后就选择进程调度算法，并单步执行，每次执行的结果都从屏幕上输出来。 1.2.需求分析 在多道程序环境下，主存中有着多个进程，其数目往往多于处理机数目，要使这多个进程能够并发地执行，这就要求系统能按某种算法，动态地把处理机分配给就绪队列中的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。由于处理机是最重要的计算机资源，提高处理机的利用率及改善系统必（吞吐量、响应时间），在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏，因而，处理机调度便成为操作系统设计的中心问题之一。本次实验在VC++6.0环境下实现先来先服务调度算法，短作业优先调度算法，高优先权调度算法，时间片轮转调度算法和多级反馈队列调度算法。 1.3.理论依据 为了描述和管制进程的运行，系统为每个进程定义了一个数据结构——进程控制块PCB(Process Control Block),PCB中记录了操作系统所需的、用于描述进程的当前情况以及控制进程运行的全部信息，系统总是通过PCB对进程进行控制，亦即，系统是根据进程的PCB 而不是任何别的什么而感知进程的存在的，PCB是进程存在的惟一标志。本次课程设计用结构体Process代替PCB的功能。 1.4.课程任务 一、用C语言（或C++）编程实现操作模拟操作系统进程调度子系统的基本功能；运用多 种算法实现对进程的模拟调度。 二、通过编写程序实现进程或作业先来先服务、高优先权、按时间片轮转、短作业优先、多 级反馈队列调度算法，使学生进一步掌握进程调度的概念和算法，加深对处理机分配的理解。 三、实现用户界面的开发 东莞理工学院 操作系统课程设计报告学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下： 钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 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。 东莞理工学院 操作系统课程设计报告 学院：计算机学院 专业班级：13软件工程1班 提交时间：2015/9/14 指导教师评阅意见： . 项目名称：进程与线程管理功能 一、设计目的 用语言来模拟进程和线程管理系统，加深对进程和线程的理解，掌握对进程和线程各种状态和管理的算法原理。 二、环境条件 系统：WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux 语言：C/C++ 开发工具：gcc/g++、Visual C++ 6.0 三、设计内容 1. 项目背景 计算机的硬件资源有限，为了提高内存的利用率和系统的吞吐量，就要根据某种算法来管理进程和线程的状态从而达到目的。 进程与线程管理功能完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 进程与线程管理功能 基本要求：完成基于优先级的抢占式线程调度功能，完成进程虚拟内存管理功能。 提高要求：（增加1项就予以加分） (1) 实现多种线程调度算法； (2)通过“公共信箱”进行通信的机制，规定每一封信的大小为128字节，实现两个用户进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。 (3) 实现多用户进程并发的虚拟内存管理功能。 (4) 实现用户进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能的正确性。 (5) 实现改进型Clock页面置换算法。 (6) 实现Cache功能，采用FIFO替换算法。 2. 扩展内容 实现多种线程调度算法:时间片轮转调度算法 四、人员分工 优先级调度算法：钟德新，莫友芝 时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙 设计报告由小组队员共同完成。小组成员设计的代码分工如下：钟德新编写的代码：void Prinft(){ PCB *p; system("cls");//清屏 p=run; //运行队列 if(p!=NULL) { p->next=NULL; } cout<<"当前正在运行的进程："< 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 （1）用C语言（或其它语言，如Java）实现对N个进程采用某种进程调度算法（如动态优先权调度）的调度。 （2）每个用来标识进程的进程控制块PCB可用结构来描述，包括以下字段：?进程标识数ID。 ?进程优先数PRIORITY，并规定优先数越大的进程，其优先权越高。 ?进程已占用CPU时间CPUTIME。 ?进程还需占用的CPU时间ALLTIME。当进程运行完毕时，ALLTIME变为0。 ?进程的阻塞时间STARTBLOCK，表示当进程再运行STARTBLOCK个时间 片后，进程将进入阻塞状态。 ?进程被阻塞的时间BLOCKTIME，表示已阻塞的进程再等待BLOCKTIME 个时间片后，将转换成就绪状态。 ?进程状态STATE。 ?队列指针NEXT，用来将PCB排成队列。 （3）优先数改变的原则： ?进程在就绪队列中呆一个时间片，优先数增加1。 ?进程每运行一个时间片，优先数减3。 （4）为了清楚地观察每个进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来，包括正在运行的进程，处于就绪队列中的进程和处于阻塞队列中的进程。 （5）分析程序运行的结果，谈一下自己的认识。 实验代码 #include "iostream.h" #include "windows.h" //#define N 3 typedef struct{ int ID; int PRIORITY; int CPUTIME; int ALLTIME; int STARTBLOCK; int BLOCKTIME; int STATE;//0-运行1-阻塞2-就绪3-结束4-未到达 int REACH; int TIME; }PROCESS; void textcolor (int color) { SetConsoleTextAttribute (GetStdHandle (STD_OUTPUT_HANDLE), color ); } void main(){ int i,time,max,l,l1,time1,flag=0,total=0,N,server[10],sum=0; PROCESS pro[10]; textcolor(13); cout<<"注意：本程序中状态代表如下"< 操作系统课程设计实验报告 实验名称：进程控制 姓名/学号： 一、实验目的 学习、理解和掌握Linux与windows的进行控制系统调用的功能，熟悉主要的几个系统调用命令的格式和如何利用系统调用命令进行编程。通过学习，理解如何创建一个进程、改变进程执行的程序、进程和线程终止以及父子进程的同步等，从而提高对进程和线程控制系统调用的编程能力。 二、实验内容 设计并实现Unix的“time”命令。“mytime”命令通过命令行参数接受要运行的程序，创建一个独立的进程来运行该程序，并记录程序运行的时间。 三、实验环境 CPU: Inter ×2 2.10GHz RAM: 3.00GB Windows 7 旗舰版 Linux Ubuntu 10.04 编译: VS2010 四、程序设计与实现 4.1进程控制系统的调用 4.1.1 windows进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 SYSTEMTIME starttime,endtime; //进程开始时间和结束时间 PROCESS_INFORMATION pi //该结构返回有关新进程及 //其主线程的信息 STARTUPINFO si //该结构用于指定新进程的主窗口特性4.1.2 linux进程控制调用程序中使用的数据结构及主要符号说明 struct timeval starttime,endtime //进程开始时间和结束时间 pid_t pid //进程标志符 4.2 程序流程图 图1 windows进程控制调用图2 linux进程控制调用程序运行流程图程序运行流程图 五、实验结果和分析 5.1 windows实验结果和分析 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： 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 }; 操作系统 ——项目文档报告 进程调度算法 专业： 班级： 指导教师： 姓名： 学号： 一、核心算法思想 1.先来先服务调度算法 先来先服务调度算法是一种最简单的调度算法，该算法既可以用于作业调度，也可用于进程调度。当在作业调度中采用该算法时，每次调度都是从后备作业队列中选择一个或多个最先进入该队列的作业，将他们调入内存，为它们分配资源、创建进程，然后放入就绪队列。在进程调度中采用FCFS算法时，则每次调度是从就绪队列中选择一个最先进入该队列的进程，为之分配处理机，使之投入运行。该进程一直运行到完成或发生某事件而阻塞后才放弃处理机。FCFS算法比较有利于长作业（进程），而不利于短作业（进程）。 2.短作业（进程）优先调度算法 短作业（进程）优先调度算法SJ（P）F，是指对短作业或短进程优先调度的算法。它们可以分别用于作业调度和进程调度。短作业优先（SJF）的调度算法是从后备队列中选择一个或若干个估计运行时间最短的作业，将它们调入内存运行。而短进程（SPF）调度算法则是从就绪队列中选出一个估计运行时间最短的进程，将处理机分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，或发生某事件而被阻塞放弃处理机再重新调度。SJ(P)F调度算法能有效地降低作业（进程）的平均等待时间，提高系统吞吐量。该算法对长作业不利，完全未考虑作业的紧迫程度。 3.高响应比优先调度算法 在批处理系统中，短作业优先算法是一种比较好的算法，其主要不足之处是长作业的运行得不到保证。如果我们能为每个作业引人动态优先权，并使作业的优先级随着等待时间的增加而以速率a提高，则长作业在等待一定的时间后，必然有机会分配到处理机。该优先权的变化规律可描述为: 优先权=（等待时间+要求服务时间）/要求服务时间 即优先权=响应时间/要求服务时间 如果作业的等待时间相同，则要求服务的时间越短，其优先权越高，因而该算法有利于短作业。 当要球服务的时间相同时，作业的优先权决定于其等待时间，等待时间越长，优先权越高，因而它实现的是先来先服务 对于长作业，作业的优先级可以随着等待时间的增加而提高，当其等待时间足够长时，其优先级便可以升到很高，从而也可获得处理机。 4.时间片轮转算法 在时间片轮转算法中，系统将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当执行的时间片用完时，由一个计数器发出时钟中断请求，调度程序便据此信号来停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程在一给定的时间内均能获得一时间片的处理机执行时间。换言之，系统能在给定的时间内响应所有用户的请求。 二、核心算法流程图 中国石油大学（华东）操作系统课程设计报告 姓名： 学号： 成绩： 目录 实验一、螺旋矩阵 (3) 实验二、用Shell程序实现文件的批量管理 (4) 实验三、驱动下的螺旋矩阵程序 (7) 实验四、哲学家进餐问题 (10) 实验五、ＮＣＵＲＳＥ程序框架 (14) 实验一、螺旋矩阵 一、实验任务 用C语言编写一个螺旋矩阵程序，实现输入行数和列数即可形成A~Z的螺旋矩阵，并用Makefile完成编译。 二、实验环境和工具 VMware Workstatioｎ红帽子 Linux-2.4.20-8 三、关键代码 1、螺旋矩阵实现代码（SpiralMatrix.c） #include 操作系统课程设计
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