学年论文（课程设计）
题目： 操作系统存储管理与进程管理
学 院 河北大学工商学院
学科门类 工 学
专 业 电气2类
学 号 2010482213
姓 名 李璐
指导教师 刘海波
2012 年 05 月 26
日
操作系统存储管理与进程管理
摘要
此系统实现了存储管理和进程管理。
存储管理部分主要实现主存空间的分配和回收。存储管理采用可移动的可变分区存储管理方式。采用数组来模拟主存，大小为512个字节。
进程管理主要包括进程调度，进程的创建和撤销、进程的阻塞和唤醒，中断作用的实现。其中硬件中的中央处理器用不断循环的函数CPU( )模拟，重要寄存器（如：程序状态寄存器PSW、指令寄存器IR）用全局变量模拟，中断的发现是在函数CPU中加检测PSW 的方式来模拟，时钟的模拟通过timer控件实现。进程控制块的模拟通过数组，本系统最多容纳10个。进程调度时采用时间片轮转调度算法，时间片为5。
关键词：存储管理；进程管理；时间片
Operating system memory management and process management
ABSTRACT
Objective To determine whether treatment with atorvastatin, 80 mg/d, initiated 24 to 96 hours after an acute coronary syndrome, reduces death and nonfatal ischemic events.Design and Setting A randomized, double-blind trial conducted from May 1997 to September 1999, with follow-up through 16 weeks at 122 clinical centers in Europe, North America, South Africa, and Australasia.Patients A total of 3086 adults aged 18 years or older with unstable angina or non-Q-wave acute myocardial infarction.Interventions Patients were stratified by center and randomly assigned to receive treatment with atorvastatin (80 mg/d) or matching placebo between 24 and 96 hours after hospital admission.
Keywords: Storage management; Process management; Time slice
目录
1 引言 (1)
1.1 性质 (1)
1.2 教学目的 (1)
1.3 任务和要求 (1)
1.4 意义 (1)
1.5 论文结构安排 (1)
２系统分析与设计 (2)
2.1 此次课程设计总体把握 (2)
2.2 存储管理的要求 (2)
2.3 进程管理的要求 (2)
2.3.1 进程控制块 (2)
2.3.3 进程创建 (2)
2.3.4 进程撤销 (2)
2.3.5 进程阻塞 (3)
2.3.6 进程的唤醒 (3)
3 系统实现 (4)
3.1 全局变量 (4)
3.2 内存分配 (5)
3.3 内存回收 (6)
3.4 创建进程 (7)
3.5 撤销进程 (8)
3.6 进程调度 (9)
3.7 进程阻塞 (10)
3.8 CPU函数 (12)
4 结束语 (15)
参考文献 (16)
致谢 (17)
1 引言
1.1 性质
操作系统是计算机科学与技术专业的主要专业基础课和主干课。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。本课程使学生掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术，具有初步分析实际操作系统的能力，训练分析和解决实际问题能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。
1.2 教学目的
本科程通过模拟操作系统原理的实现，应使学生加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解，系统科学地受到分析问题和解决问题的训练，提高运用理论知识解决实际问题的能力。为学生从事科学研究和独立负担计算机及其应用方面的工作打好扎实的基础。
1.3 任务和要求
此系统为基于时间片轮转调度算法的进程管理系统，主要实现存储管理，设备管理和进程管理。存储管理部分主要实现主存空间的分配和回收、存储保护。设备管理主要包括设备的分配和回收。进程管理主要包括进程调度，进程的创建和撤销、进程的阻塞和唤醒，中断作用的实现。
1.4 意义
通过本模拟系统的设计，可以加深学生对操作系统的原理的理解，明白操作系统的各项功能的具体实现和具体操作，提高学生的动手能力。
1.5 论文结构安排
第二章为系统分析与设计，写出系统要求，分析出包含哪些功能模块、每个模块的计划采用的实现方法和原理。
第三章为系统实现，写出主要模块的实现，包括全局变量说明和主要功能的实现流程。第四章为结束语，总结课程设计的体会。
２系统分析与设计
2.1 此次课程设计总体把握
我此次主要实现的是对设备管理与进程管理，在设备管理中加入了一些小的知识点，如设备的分配，撤销，显示等等，对进程也是，有等待进程的管理，执行设备的管理，阻塞进程的管理，进程调度等
2.2 存储管理的要求
存储管理的功能在多道程序环境中，存储管理的目的是：一是提高资源的利用率，尽量满足多个用户对内存的要求，而是能方便用户使用内存。
2.3 进程管理的要求
进程管理主要包括进程调度，进程的创建和撤销、进程的阻塞和唤醒，中断作用的实现。
2.3.1 进程控制块
进程控制块内容包括进程标识符、主要寄存器内容、进程状态、阻塞原因等等。本模拟系统最多容纳10个进程块。pcb区域用数组模拟。
进程控制块根据内容的不同组成不同的队列，空白进程控制块链、就绪队列和阻塞队列，正在运行的进程只有一个，系统初始时只有空白进程控制块链。
2.3.2进程调度
采用时间片轮转调度算法，时间片为5。
进程调度函数的主要工作是：
第一步，将正在运行的进程保存在该进程对应进程控制块中；
第二步，从就绪队列中选择一个进程；
第三步，将这个进程中进程控制块中记录的各寄存器内容恢复到CPU各个寄存器内。2.3.3 进程创建
进程创建creat的主要工作是：
第一步，申请空白进程控制块；
第二步，申请主存空间，申请成功，装入主存；
第三步，初始化进程控制块；
第四步，将进程链入就绪队列，根据情况决定是否转向进程调度。
2.3.4 进程撤销
进程撤销destory的主要工作是：
第一步，回收进程所占内存资源；
第二步，回收进程控制块；
第三步，在屏幕上显示进程执行结果，进程撤销
2.3.5 进程阻塞
进程阻塞block的主要工作是：
第一步，保存运行进程的CPU现场；
第二步，修改进程状态；
第三步，将进程链入对应的阻塞队列，然后转向进程调度。
2.3.6 进程的唤醒
进程唤醒的主要工作是
第一步，将进程由阻塞队列中摘下；
第二步，修改进程状态为就绪；
第三步，链入就绪队列，根据情况决定是否转向进程调度。
３系统实现
3.1 全局变量
系统代码中定义了一些全局变量
namespace myos
{
class PCB
{
public string name = null;
public string content =null;
public int numberp = -1;//记录断点
}
}
namespace myos
{
class Process
{
static public void processcreate(int n)
{
ReadyQ.readyq[ReadyQ.countp] = new PCB();
ReadyQ.readyq[ReadyQ.countp].name = MENUSTRUCTURE.fcb[n].name + ".exe";
ReadyQ.readyq[ReadyQ.countp].content = File.ReadAllText(@"e:\" + MENUSTRUCTURE.fcb[n].name + ".txt");
ReadyQ.countp++;
}
static public void processdestory(int n)
{
ReadyQ.readyq[n].name = null;
ReadyQ.readyq[n].content = null;
ReadyQ.readyq[n].numberp = -1;
}
public void processblock()
{ }
public void processwakeup()
{ }
}
}
namespace myos
{
class ReadyQ
{
public static PCB [] readyq = new PCB [8]; public static int countp = 0;
}
}
3.2 内存分配
可变分区方式的内存分配流程如图3-1所示
内存分配后，内存区颜色有改变。如图3-2所示
图3-2 内存分配后的界面显示3.3 内存回收
归还内存区域的流程如图3-3所示。
内存回收后颜色恢复如图3-4所示。
图3-4 内存回收后的界面显示
3.4 创建进程
当执行可执行文件时，把指令传过来，调用creat函数。
private void Processsrun(string p)
{
if (p.Contains("!设备1"))
{
string[] arrayt1 = p.Split('1');
butd1.BackColor = Color.Lime;
}
if (p.Contains("!设备2"))
{
string[] arrayt2 = p.Split('1');
butd2.BackColor = Color.Lime;
}
}
private void listBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) {//对应内容
if (listBox1.SelectedItem != null)
{
for (int n = 0; n < ReadyQ.countp; n++)
{
if (ReadyQ.readyq[n].name != null)
{
if
(ReadyQ.readyq[n].name.Equals(listBox1.SelectedItem))
{
filecontent = ReadyQ.readyq[n].content;
}
}
}
string[] array0 = filecontent.Split(';');
for (int i = 0; i < array0.Length; i++)
{
listBox2.Items.Add(array0[i]);
}
}
}
3.5 撤销进程
进程结束时，即读到end指令后，传递指向当前正在运行的指针，撤销当前进程。 public void destroy(int r)
{
int a, i, t;
t = reclaim(r);
if (t == 0) //回收内存资源不成功
{
MessageBox.Show("内存资源回收不成功！");
}
else //回收内存资源成功,然后回收进程控制块
{
a = DR; // 记录结果
if (empty.tail == -1 && empty.head == -1) //将进程控制块挂入空闲队列
{
empty.tail = empty.head = r;
pcb[empty.head].next = -1;
}
else
{
pcb[empty.tail].next = r;
pcb[r].next = -1;
empty.tail = r;
}
MessageBox.Show("x=" + a);
if (ready.head == -1)
{
for (i = 0; i < 10; i++)
{
readys[i].Text = "";
}
}
}
}
3.6 进程调度
当前一进程结束时，CPU会调度就绪队列中的进程。
public int sheduling()
{
int i, j, s, h;
char[] a = new char[4];
if (ready.tail == -1 & ready.head == -1) //就绪队列中无进程可调度
return 0;
else //有进程可调度
{
i = ready.head;//记录取走的
if (pcb[ready.head].next == -1)//就绪队列只有一个进程了，取走后为空
ready.tail = ready.head = -1;
else //就绪队列中不只剩下一个进程
{
ready.head = pcb[ready.head].next;
}
j = 0; //显示就绪队列中的进程
h = ready.head;
if (ready.head != -1)//有进程
{
while (pcb[h].next != -1)//不是唯一的
{
readys[j].Text = pcb[h].name.ToString();
h = pcb[h].next;
j++;
}
readys[j].Text = pcb[h].name.ToString();
j++;
}
for (s = j; s < 10; s++)
{
readys[s].Text = "";
}
TIME = 5;//设置时间片
textBox12.Text = TIME.ToString();
timer3.Enabled = true;//控制时间片的
//恢复该进程现场信息
AX = pcb[i].ax;
BX = pcb[i].bx;
CX = pcb[i].cx;
DX = pcb[i].dx;
PC = pcb[i].pc;
DR = pcb[i].dr;
run = i; //修改指向运行进程的指针run
return 1;
}
}
3.7 进程阻塞
进程申请设备不够时，则阻塞该进程。
public void block(int r, char equipment)
{
int j, h, s;
//保存现场信息
pcb[r].dr = DR;
pcb[r].ax = AX;
pcb[r].bx = BX;
pcb[r].cx = CX;
pcb[r].dx = DX;
pcb[r].pc = PC;
pcb[r].reason = equipment; //填写阻塞原因
//将进程链入阻塞队列
if (wait.tail == -1 & wait.head == -1)//阻塞队列为空
{
wait.tail = wait.head = run;
pcb[wait.tail].next = -1;
}
else
{
pcb[wait.tail].name = run;
pcb[run].next = -1;
wait.tail = run;
}
//转入新的进程调度
run = -1;
//阻塞队列的显示
j = 0;
h = wait.head;
if (wait.head != -1)//不空
{
while (pcb[h].next != -1)
{
waitsn[j].Text = pcb[h].name.ToString();
waitsr[j].Text = "缺少设备" + pcb[h].reason.ToString();
h = pcb[h].next;
j++;
}
waitsn[j].Text = pcb[h].name.ToString();
waitsr[j].Text = "缺少设备" + pcb[h].reason.ToString();
j++;
}
for (s = j; s < 10; s++)
{
waitsn[s].Text = "";
waitsr[s].Text = "";
}
}
由于缺少设备进程被阻塞后，在阻塞队列区域显示阻塞的进程名和阻塞原因。如图3-5所示
图3-5 进程阻塞后的界面显示
3.8 CPU函数
namespace myos
{
public partial class Fos : Form
{
public Fos()
{
InitializeComponent();
}
static int i = 3; //文件夹名字变量
static public string filecontent = null;//文件内容
static public int x = 0;//传值变量
static int number1 = 0;
static int number2 = 0;
static public int fatnum1 = 0;
static public int fatnum2 = 0;
static public int fatnum3 = 0;
static public int countr = 0;//readyq的参数
static public int l = 0;//listbox2的焦点
static public int flag = 0;
static public int time = 0;
private void treeView_NodeMouseClick(object sender, TreeNodeMouseClickEventArgs e)
{//显示contextmenustrip位置
if (e.Button == MouseButtons.Right)
{
treeView.SelectedNode = e.Node;
Point pos = new Point(e.Node.Bounds.X + e.Node.Bounds.Width, e.Node.Bounds.Y + e.Node.Bounds.Height);
bool bl =e.Node.Text.Contains(".txt") || e.Node.Text.Contains(".exe");
if (bl==false )
{
Create.Show(treeView, pos);
}
else
contextMenuStripDelete.Show(treeView ,pos);
}
else
ContextMenuStrip = null;
//寻找路径
string path = e.Node.Text;
TreeNode t = e.Node;
while (t.Parent != null)
{
t = t.Parent;
path = path.Insert(0, t.Text + "\\"); }
textBpath.Text = path;
}
整体界面显示如图3-6所示
图3-6 系统整体界面
４结束语
通过上了将近四个星期的操作系统课程设计课，终于把老师的要求完成了，尽管这里面呢有抄袭的，有转用的，但多多少少学到了一点东西，通过这次课程设计我明白了操作系统内部的工作原理，能够清楚的理解一些操作的原因，理解了操作系统的实现方法，明白了遇到问题时应该做的系统的分析，运用自己学过的理论知识来解决问题，而不是马上着手进行设计。还有就是要充分的利用网络资源，在网络上，能很快的找到自己想要的资料。一定要先把在写代码之前的分析工作做好，不能急于写，不然会事倍功半的。
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 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 - 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 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："< 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; 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 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。 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："< ; 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*/ 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 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 }; 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 学年论文（课程设计）题目：操作系统课程设计 学院数学与计算机学院 学科门类工学 专业网络工程 学号 姓名 指导教师王煜 年月日 河北大学学年论文（课程设计）任务书 （指导教师用表） 指导教师签字: 系主任签字： 主管教学院长签字： 装 订 线 河北大学学年论文（课程设计）成绩评定表学院：数学与计算机学院 装 订 线 摘要 此系统实现了存储管理、设备管理和进程管理。 存储管理部分主要实现主存空间的分配和回收。存储管理采用可移动的可变分区存储管理方式。采用数组来模拟主存，大小为512个字节。 设备管理主要包括设备的分配和回收。模拟系统中有A、B、C三种独占型设备，A设备3个，B设备2个，C设备1个。设备分配时采用采用先来先服务策略。设备回收时唤醒等待设备的进程。 进程管理主要包括进程调度，进程的创建和撤销、进程的阻塞和唤醒，中断作用的实现。其中硬件中的中央处理器用不断循环的函数CPU( )模拟，重要寄存器（如：程序状态寄存器PSW、指令寄存器IR）用全局变量模拟，中断的发现是在函数CPU中加检测PSW 的方式来模拟，时钟的模拟通过timer控件实现。进程控制块的模拟通过数组，本系统最多容纳10个。进程调度时采用时间片轮转调度算法，时间片为5。 关键词：存储管理设备管理进程管理时间片 ABSTRACT The system has storage management, equipment management and process management. The storage management has achieved the allocation and recovery of the main memory space. Variable storage management is used as storage management .We simulate the main memory by array, whose size is 512 bytes. The device management, including the distribution and recovery of devicet. We simulate three devices ,A,B,C. the numbers of them are 3,2,1. The distribution of device used to adopt first-come first-service strategy. It awakes the blocking process when the device is recycled. The process management, including scheduling ,creating revocation ,blocking and waking up the process, the realization of the interruption.We simulate the central processing unit by the cycling function named CPU(),simulate the important register by global variable, simulate the recovering of interruption by checking PSW in the function of CPU(),simulate the clock by the timer control. The simulation of the process control block by array, whose number is up to 10. When the scheduling of the process happens, we use the algorithm of time piece rotation scheduling, and the time piece is 5. Key words: storage device process time 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 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 }; 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 一、课程设计题目 实现一个模拟操作系统。 二、课程设计的目的 通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理理解，进一步了解操作系统的实现方法，并可练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力。 三、小组人数 建议3~4人一组共同完成模拟系统的实现。 四、编程语言 建议使用VC、VB、C#、Java等Windows环境下的程序设计语言，以借助这些语言环境来模拟硬件的一些并行工作。 五、课程设计内容 模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口四部分。 六、课程设计具体要求和内容 1．文件管理和用户接口 文件管理和用户接口部分实现的主要是单用户的磁盘文件管理部分，包括文件的逻辑结构、物理结构、目录、磁盘分配回收、文件的保护和用户接口的实现。 ⑴文件的逻辑结构 文件的逻辑结构采用流式结构； 文件的内容均采用文本文件； 系统中有两种文件，一种是存放任意字符的文件，一种是可执行文件。可执行文件的内容就是模拟系统内进程的程序体。 文件中要有一种特定命令的“可执行”文件，该文件中的命令有： x=?; 给x赋值一位数 x++; x加1 x--; x减1 !??；第一个？为A,B,C中某个设备，第二个？为一位数，表示使用设备的时间（由于没有实际设备，所以无法知道设备何时工作完成，所以假定一个数，这个数随着系统时间增加而递减，减到0时，认为是设备工作完成）； end. 表示文件结束，同时将结果写入文件out，其中包括文件路径名和x的值。 ⑵磁盘模拟 用一个文件disk1模拟磁盘c，用一个文件disk2模拟磁盘d。两个磁盘一样大小，磁盘的每个盘块64字节，模拟磁盘共有128块。第0、1块存放文件分配表，第2块存放根目录，其余存放子目录和文件。 ⑶目录结构 目录结构采用树型目录结构。 ①目录项内容（8个字节）： 目录名、文件名：3个字节； 扩展名：2个字节（可执行文件扩展名为ex，目录没有扩展名）； 目录、文件属性：1字节（1位标识是文件还是目录，1位标识只读还是非只读，1位是隐藏属性，标识显示还是不显示）； 起始盘块号：1个字节； 文件长度：1字节（目录没有长度）。操作系统课程设计
操作系统课程设计文件系统管理)
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