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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上操作系統(tǒng)實驗報告 學生學院 計算機學院 專業(yè)班級 計算機科學與技術(shù)3班 學 號 學生姓名 林虹 指導教師 丁國芳 2015 年 12 月 15 日目錄1 實驗一 進程調(diào)度 12 實驗二 銀行家算法 163 實驗三 動態(tài)分區(qū)分配方式的模擬 204 實驗四 仿真各種磁盤調(diào)度算法 .26實驗一 進程調(diào)度1. 實驗目的編寫并調(diào)試一個模擬的進程調(diào)度程序，分別采用“短進程優(yōu)先”、“時間片輪轉(zhuǎn)”、“高響應比優(yōu)先”調(diào)度算法對隨機產(chǎn)生的五個進程進行調(diào)度，并比較算法的平均周轉(zhuǎn)時間。以加深對進程的概念及進程調(diào)度算法的理解。2. 實驗要求1. 每個進程由一個進程控制塊（ PCB）表示，進程控

2、制塊可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)（響應比）、到達時間、需要運行時間（進程的長度）、已運行時間、進程狀態(tài)等等（可以根據(jù)需要自己設定）。2. 由程序自動生成進程（包括需要的數(shù)據(jù)，要注意數(shù)據(jù)的合理范圍），第一個進程到達時間從0開始，其余進程到達時間隨機產(chǎn)生。 3. 采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法時，進程的運行時間以時間片為單位進行計算。 4. 每個進程的狀態(tài)可以是就緒 W（Wait）、運行R（Run）、或完成F（Finish）三種狀態(tài)之一。 5. 每進行一次調(diào)度，程序都要輸出一次運行結(jié)果：正在運行的進程、就緒隊列中的進程、完成的進程以及各個進程的 PCB，以便進行檢查。6. 最后計算各調(diào)度算法的平均周轉(zhuǎn)

3、時間，并進行比較、分析。3. 實驗內(nèi)容a.算法原理（1）短進程優(yōu)先調(diào)度算法“短進程優(yōu)先”調(diào)度算法的基本思想是把CPU分配給就緒隊列中需要時間最短的進程。（2）時間片輪轉(zhuǎn)算法將系統(tǒng)中所有的就緒進程按照FCFS原則，排成一個。每次調(diào)度時將CPU分派給隊首進程，讓其執(zhí)行一個時間片。時間片的長度從幾個ms到幾百ms。在一個時間片結(jié)束時，發(fā)生。調(diào)度程序據(jù)此暫停當前進程的執(zhí)行，將其送到就緒的末尾，并通過執(zhí)行當前的隊首進程。進程可以未使用完一個時間片，就出讓CPU。（3）高響應比優(yōu)先算法HRRN調(diào)度策略同時考慮每個作業(yè)的等待時間長短和估計需要的執(zhí)行時間長短，從中選出響應比最高的作業(yè)投入執(zhí)行。每個作業(yè)完成后要

4、打印該作業(yè)的開始運行時刻、完成時刻、周轉(zhuǎn)時間和帶權(quán)周轉(zhuǎn)時間，這一組作業(yè)完成后要計算并打印這組作業(yè)的平均周轉(zhuǎn)時間、帶權(quán)平均周轉(zhuǎn)時間。b.程序流程圖c.重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)d.各程序說明及關(guān)系1. void input() 輸入進程函數(shù)2. void print() 打印進程函數(shù)3.int main() 主函數(shù)調(diào)用4.各函數(shù)代碼void SJF() 短進程優(yōu)先函數(shù)e運行結(jié)果截圖void RR() 短進程優(yōu)先函數(shù)運行結(jié)果截圖void HRRN() 高響應比優(yōu)先函數(shù)程序運行結(jié)果4. 結(jié)果分析與實驗小結(jié)作業(yè)調(diào)度本質(zhì)與進程調(diào)度類似，但是多道的話，就要多考慮空間的容量了。單道的情況就不作分析了，對于多道調(diào)度，要考慮

5、清楚，什么時候能夠接納新的作業(yè)進來；對于給定的空間來說，一次能讓作業(yè)同時執(zhí)行的數(shù)量應該是多少；根據(jù)算法，應該按照怎么樣的先后順序選擇等待的作業(yè)逐步分析后，對于非搶占的CPU，一旦作業(yè)進入了執(zhí)行狀態(tài)，它的結(jié)束時間也就定了下來，一旦有作業(yè)結(jié)束，就會釋放空間，釋放之后就能立即選擇新的作業(yè)進來。根據(jù)不同算法，對等待隊列也有不同的排序結(jié)果，無論怎樣，都按先后順序放入隊列中，所以每次選擇的時候，都要遍歷一遍所有等待中的進程，如果這個作業(yè)滿足空間需求，則放入CPU中執(zhí)行，同時更新結(jié)束時間，否則則跳過這個作業(yè)，判斷下一個作業(yè)，直到詢問完所有等待的作業(yè)為止。不斷重復上面的步驟，直到所有的作業(yè)都執(zhí)行完所以模擬的時

6、候，分別開了一個運行隊列和一個等待隊列，運行隊列作為判斷有哪個作業(yè)已經(jīng)執(zhí)行結(jié)束。通過這個實驗，對操作系統(tǒng)的作業(yè)調(diào)度已經(jīng)有了更深一層的理解了，望以后能再接再厲。實驗二 銀行家算法1.實驗目的用銀行家算法避免死鎖，實現(xiàn)系統(tǒng)合理分配資源，加深對進程同步及死鎖理解。2.實驗要求1. 假定系統(tǒng)有3類資源A（10個）、B（15個）、C（12個），系有5個進程并發(fā)執(zhí)行，進程調(diào)度采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法。2. 每個進程由一個進程控制塊（ PCB）表示，進程控制塊可以包含如下信息：進程名、需要的資源總數(shù)、已分配的資源數(shù)、進程狀態(tài)。3. 由程序自動生成進程（包括需要的數(shù)據(jù)，要注意數(shù)據(jù)的合理范圍）。4. 進程在運行過

7、程中會隨機申請資源（隨機生成請求的資源數(shù)），如果達到最大需求，表示該進程可以完成；如果沒有達到最大需求，則運行一個時間片后，調(diào)度其它進程運行。資源分配采用銀行家算法來避免死鎖。5. 每個進程的狀態(tài)可以是就緒 W（Wait）、運行R（Run）、阻塞B（Block）或完成F（Finish）狀態(tài)之一。 6. 每進行一次調(diào)度，程序都要輸出一次運行結(jié)果：正在運行的進程、就緒隊列中的進程、阻塞隊列中的進程、完成的進程以及各個進程的 PCB，以便進行檢查。3.實驗內(nèi)容a.算法原理操作系統(tǒng)按照銀行家制定的規(guī)則為進程分配資源，當進程首次申請資源時，要測試該進程對資源的最大需求量，如果系統(tǒng)現(xiàn)存的資源可以滿足它的最

8、大需求量則按當前的申請量分配資源，否則就推遲分配。當進程在執(zhí)行中繼續(xù)申請資源時，先測試該進程本次申請的資源數(shù)是否超過了該資源所剩余的總量。若超過則拒絕分配資源，若能滿足則按當前的申請量分配資源，否則也要推遲分配b.程序流程圖 c.重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)d.各函數(shù)實現(xiàn)1.void input() 隨機生成進程函數(shù)2.void print() pcb打印函數(shù)3.void Safe() 安全性檢查算法4.void Bankalgorithm() 5.int main() 主函數(shù)e.運行結(jié)果截圖4.結(jié)果分析與小結(jié)多個進程同時運行時，系統(tǒng)根據(jù)各類系統(tǒng)資源的最大需求和各類系統(tǒng)的剩余資源為進程安排安全序列，使得系統(tǒng)能

9、快速且安全地運行進程，不至發(fā)生死鎖。銀行家算法是避免死鎖的主要方法，其思路在很多方面都非常值得我們來學習借鑒。實驗三 動態(tài)分區(qū)分配方式的模擬1.實驗目的了解動態(tài)分區(qū)分配方式中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和分配算法，并進一步加深對動態(tài)分區(qū)存儲管理方式及其實現(xiàn)過程的理解2.實驗要求1. 用C語言分別實現(xiàn)采用首次適應算法和最佳適應算法的動態(tài)分區(qū)分配過程和回收過程。其中，空閑分區(qū)通過空閑分區(qū)鏈（表）來管理；在進行內(nèi)存分配時，系統(tǒng)優(yōu)先使用空閑區(qū)低端的空間。2. 假設初始狀態(tài)下，可用的內(nèi)存空間為640KB，并有下列的請求序列：請求順序操作請求內(nèi)存大?。↘B）作業(yè)1申請130作業(yè)2申請60作業(yè)3申請100作業(yè)2釋放60作業(yè)4

10、申請200作業(yè)3釋放100作業(yè)1釋放130作業(yè)5申請140作業(yè)6申請60作業(yè)7申請50作業(yè)8申請603. 要求每次分配和回收后顯示出作業(yè)分配情況及空閑內(nèi)存分區(qū)鏈的情況。3.實驗內(nèi)容a.算法原理（1）首次適應算法: 最先適應算法的基本思想是空閑區(qū)表中的空閑區(qū)按地址大小遞增順序排列。當要求分配一個容量S的區(qū)域時，在空閑區(qū)表中從頭開始比較。直到找到X>=S為止。如果滿足，則從X中分配S，剩余部分保留在空閑區(qū)表中原來位置，否則分配失敗。（2）最佳適應算法: 最佳適應算法的基本思想是空閑區(qū)表中空閑區(qū)按其容量以遞增次序排列，即X1<=X2<=X3<=.<=Xn 。當要求一個空

11、閑區(qū)時，由小到大進行查找。如果要求分配一個容量為S的分區(qū)，則從X1開始比較，直至S<=X1；然后從Xi分配S,若有剩余，則作為一個空余區(qū)插入適當位置，否則分配失敗。b.程序流圖 分配 回收c.重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)說明d.各程序說明及其關(guān)系1. space *New_space (int num, int Size, int adr):動態(tài)申請空間函數(shù)動態(tài)申請方法如下：2.void FF()：首次適應算法函數(shù)遍歷一次所有的空閑分區(qū)，一旦找到則跳出遍歷，分配空間，分配后，可能會有Size = 0的分區(qū)出現(xiàn)，這時候應該調(diào)用remove_zero 函數(shù)，將該分區(qū)移出鏈表：3.void BF()：最佳適應

12、算法函數(shù)每次分配前都要找一次最小值，如果找不到，則說明分配失敗，已經(jīng)沒有可以滿足空間要求的分區(qū)了，關(guān)鍵代碼如下：1. void recycle ()：回收空間函數(shù)對于回收的過程，則要分情況處理了，關(guān)鍵代碼及其詳細說明如下：e.程序設計結(jié)果為6個進程依次自動分配空間，分配所有后，再依次釋放空間：1.首次適應算法 2.最佳適應算法 4.結(jié)果分析與小結(jié)可變分區(qū)的分配與回收，關(guān)鍵在于細心。對于分配來說，根據(jù)三個算法來分配，基本用鏈表來模擬的話，應該沒什么問題。而對于回收來說，要判斷的條件就會比較多了，首先要考慮是不是第一個分區(qū)，再考慮是不是最后一個，兩者都不是的話，就要考慮是否相鄰的情況，對于第一個和

13、最后一個，也同樣需要考慮是否相鄰的情況，所以用鏈表模擬的話，一定要細心，不然很容易會出現(xiàn)指針越界導致程序崩潰。實驗四 仿真各種磁盤調(diào)度算法1.實驗目的了解磁盤調(diào)度的基本算法及性能2.實驗要求由系統(tǒng)產(chǎn)生一系列磁盤請求（10個），分別給出先來先服務算法、最短尋道時間優(yōu)先算法、掃描(SCAN)算法和循環(huán)掃描(CSCAN)算法時磁頭移動順序并計算磁頭的平均移動磁道數(shù)。（ 假設磁頭剛從80磁道移到100磁道）3.實驗內(nèi)容a.算法原理（1）先來先服務算法即先來的請求先被響應。FCFS策略看起來似乎是相當"公平"的，但是當請求的頻率過高的時候FCFS策略的響應時間就會大大延長。FCFS策略為我們建立起一個隨機訪問機制的模型，但是假如用這個策略反復響應從里到外的請求，那么將會消耗大量的時間。為了盡量降低尋道時間，看來我們需要對等待著的請求進行適當?shù)呐判颍皇呛唵蔚氖褂肍CFS策