OS上机实验报告

课程设计(上机实验)报告

课程名称：操作系统上机实习

学生姓名：学号：

所在学院：

专业：

指导教师：

20XX年月日

课程设计（上机实验）报告填写说明

1．本报告作为指导教师对学生课程设计（上机实验）评分的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在课程设计（上机实验）结束时完成，以班为单位收齐后按时交给指导教师批阅；

2．本报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按信息学院统一设计的电子文档标准格式（可从信息学院网页上下载）打印（小4号宋体，1.5倍行距），禁止打印在其它纸上后剪贴；

3．本报告中的“设计说明书”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本报告“设计说明书”栏目内。其内容可以结合设计题目的内容和要求，根据自己在本课程设计（上机实验）阶段所完成的工作，阐明自己所采取的设计思想和方法（硬件的设计及其电原理图分析介绍，和/或软件的算法和数据结构及其主要模块介绍、程序在测试用例下的测试运行结果等）、完成本课程设计的心得体会、设计中的不足及改进设计的设想或建议等。说明书的篇幅应不少于2000字。

4．对硬件类课程设计，应绘制或打印硬件设计图纸或实验原理图，作为设计报告的附件。

5．软件类课程设计（上机实验）的软件文档（含软件清单和程序运行的有关结果）可以单独打印成册或上传到指导教师指定计

算机，作为课程设计报告的附件。

课程设计（上机实验）报告的附件是指导教师对学生课程设计（上机实验）评分的另一个依据。

课程设计（上机实习）报告

课程设计（上机实验）题目：

文件系统的模拟设计

4.1 修改md命令（去掉属性前面的|）

4.2 修改Help命令或命令行预处理程序(1. 修改help命令的显示方式和显示内容) 4.3 新增fc命令，实现两个文件的比较

4.4 新增replace命令，实现文件取代

4.6 新增batch命令，实现批处理

4.7 修改close、type等命令，允许不带文件名参数

4.8 完善copy命令（1. 改正某些缺陷）

4.10 修改del、copy等命令，使其可以使用统配符*

目的与任务：

理解操作系统文件系统的某些工作原理，学习文件操作命令和目录操作命令的设计方法。通过实验，使学生加深对操作系统文件系统某些问题的理解，归纳学习方法和思考方法，做到理论联系实际。培养学生分析问题、解决问题的能力，提高学生软件设计能力和逻辑思维能力。

内容和要求：

设计实现一个简单的文件系统，包括目录文件、普通文件，以及一些文件操作命令和目录操作命令(例如可以模仿DOS 的有关命令)。具体要求如下列2.2和2.3。

2.2 初始目录结构

程序初始化时构造如图1所示的目录结构。

图中auto 是(普通)文件(初始化时假设是空文件)，其余都是子目录(目录文件)。

2.3 系统操作命令简介

在本文件系统中，要求可以实现如下操作：

? 改变当前目录：cd [<目录名>]。当前目录（工作目录）转移到指定目录下。指

定目录不存在时，给出错误信息。若命令中无目录名，则显示当前目录路径。 ? 创建文件：create <文件名> [<属性>]。创建一个指定名字的新文件，即在目

录中增加一目录项，不考虑文件的内容。对于重名文件给出错误信息。

? 删除文件：del <文件名>。删除指定的文件，即清除其目录项和回收其所占用

磁盘空间。对于只读文件，删除前应询问用户，得到同意后方能删除。当指定文件正在使用时，显示“文件正在使用，不能删除”的信息，当指定文件不存在时给出错误信息。

? 显示目录：dir[ <目录名>[ <属性>]]。显示“目录名”指定的目录中文件名和

第一级子目录名。若指定目录不存在，则给出错误信息。

? 创建目录：md <目录名>。在指定路径下创建指定目录，若没有指定路径，则在

当前目录下创建指定目录。对于重名目录给出错误信息。

? 删除目录：rd 目录名。若指定目录为空，则删除之，否则，给出“非空目录不

能删除”的提示。不能删除当前目录。

? 打开文件：open <文件名>。若指定文件存在且尚未打开，则打开之，并在用户

打开文件表（UOF ）中登记该文件的有关信息。若指定文件已经打开，则显示“文件已打开”的信息；若指定文件不存在，则给出错误信息。只读文件打开后只能读不能写。

bin usr

dev

user lib bin

li

sun

ma

auto

图1 初始目录树

目录文件 普通文件

【图例说明】

根目录

?关闭文件：close <文件名>。若指定文件已打开，则关闭之，即从UOF中删除该

文件对应的表项。若文件未打开或文件不存在，分别给出有关信息。

?显示文件内容：type <文件名>。显示指定文件的内容。若指定文件不存在，则

给出错误信息。

?复制文件：copy <源文件名> <目标文件名>。命令功能：为目标文件建立目录

项，分配新的盘块，并将源文件的内容复制到目标文件中。

?文件改名：ren <原文件名> <新文件名>。将指定文件的名字改为“新文件名”。

若原文件不存在，给出错误信息。若原文件存在，但正在使用，也不能改名，同样显示出错信息。应检查新文件名是否符合命名规则以及是否存在重名问题。

?显示、修改文件或目录属性：attrib <文件名>[ <文件属性>]。若命令中无“文

件属性”参数，则显示指定文件的属性；若命令中有“文件属性”参数，则修改指定文件的属性。此命令对目录名同样适用。

2.4 几点说明

?命令中的目录名和文件名可以统称为路径名，支持绝对路径（又称全路径）和

相对路径；

?路径名是由目录结构中各级目录文件名和普通文件名（必定是最后一个名）用

分隔符“/”连接而成的字符串组成。其中以字符“/”开始的路径名是绝对路径，表示从根目录开始；不是以字符“/”开始的路径名是相对路径，表示从当前目录开始。当前目录又称工作目录。

?本系统规定，名字（文件名或目录名）的命名规则如下：

(1) 名字长度不能超过FILENAME_LEN-1个字节，即10个字符(符号常数

FILENAME_LEN为11)。允许输入的名字超过10个字符，但只有前10个字

符有效；

(2) 名字一般由字母（区分大小写）、数字、下划线等组成，名字允许是汉字；

(3) 名字不能包含以下16个字符之一：

" * + , / : ; < = > ? [ \ ] | space(空格)

(4) 名字中允许包含字符“.”，但它不能是名字的第一个字符，故“.”、“.abc”、

“..”和“..abc”等等都是不合法的名字。“..”代表父目录是例外，但

它并非由用户通过键盘输入的名字，故不需要符合名字的命名规则。

?本系统中，命令名（如dir）和命令参数中的有关关键字（如append或app、insert

或ins等）不区分大小写。文件名和目录名中的字母是区分大小写的。

?命令格式中，“<...>”代表某个字符串，“[ ]”中内容为可选项。

设计说明书

（说明书的撰写要求请参看封里的“报告填写说明3”。篇幅不够可附页）//函数原型说明（添加的函数名）

int FcComd(int); //文件比较

int ReplaceComd(int ); //文件替代

int BatchComd(int); //文本文件的批处理

int deletefile(char *,FCB *,short); //删除文件

int FindFileFCB(int &,int,char,FCB * &); //查找文件的FCB

int showattrib(FCB *); //属性

int Copy(int ); //复制

//执行命令中添加的内容

void ExecComd(int k)

{

int cid; //命令标识

//操作命令表

char CmdTab[][COMMAND_LEN]={"create","open","write","read","close", "del","dir","cd","md","rd","ren","copy","type","help","attrib",

"uof","closeall","block","rewind","fseek","fat","check","exit",

"undel","Prompt","udtab","fc","replace","batch"};

…………………………………………………..

case 26:FcComd(k); break; //fc命令，实现两个文件的比较

case 27:ReplaceComd(k); break; //replace命令，实现文件的取代

case 28:BatchComd(k); break; //batch命令,实现从文件读取并执行

…………………………………………………..

}

流程图：

4.1 修改md命令

设计思想：程序的指令格式为 md user |rh ，需改为 md user rh ，因此可在md user |rh 程序中实现修改功能

要实现此功能，只需要获取目录的属性时，删除判断“|”操作符的过程即可。 具体方法：在int MdComd(int k)函数中删除*if (k==2) {i=GetAttrib(comd[2],attrib); if (i<0)return i;} 即可实现所需功能。

修改后的操作方法：输入 md user rh 即可正确执行。 4.2修改help 命令的显示方式和显示内容

设计思想：利用switch(n) case … 语句实现选择只查看需了解的操作命令。 具体方法：首先利用cout 语句输出改操作系统所拥有的命令，并用数字标明，供用户选择，再利用switch(n) case …语句实现具体内容的介绍。程序的大体表达如下： int n;

cout<<” ”<

开始

命令格式正确吗？

在指定目录中查找空目录项(若已无空目录项，则为其分配新的盘块)，找到后为新目录登记目录项。为新目录分配1盘块，用于登记该目录的第一个目录项，即“..”目录项。查询文件的RHS 属性，并记录、存储。

返回

是

否

md 命令函数流程图

显示相关

的错误信息

指定路径正确吗？

是

否

新目录有重名吗？

是

否

switch(n){

case … //具体显示命令的内容 }

修改后的操作：首先输入help 命令，则会显示各种命令供选择，选择后即显示具体的命令内容。

4.3 新增fc 命令，实现两个文件的比较

设计思想：首先利用ProcessPath()函数和FindFCB()函数查找文件的目录所在首

块号和文件所在首块号，判断其存在性，并记录其全路径名。如果需要比较的文件都存在的话则进行比较。

命令正确？

开始

显示help 命令可选

内容

输入1~35或quit

显示所需help 信息

返回

是

否

报错

否

是

Help 命令函数流程图

程序流程图如下：

具体实现方法：比较部分代码如下 while(s1>0&&s2>0) {for(i=0;i

Buffer1=Disk[s1][i]; //读第一个文件内容

Buffer2=Disk[s2][i]; //读第二个文件内容 if(Buffer1!=Buffer2) //比较

{cout<<"第一个不同字节的位置为第"<

cout<<"此时两个文件的字符分别为"<

将文件内容进行比较并输出结果

返回

是

是

否

fc 命令函数流程图

命令格式正确

吗？

指定路径正确

吗？

调用ProcessPath( )查找两文

件的指定路径

调用FindFCB()查找两文件

的首块号

是

显示错

误信息

开始

否

否 文件存在吗

}

if(i

}

if(j==size1&&j==size2){cout<<"两文件内容相同"<

其中s1和s2分别为两文件所在的首块号，size1和size2为两文件的长度，SIZE 为盘块的长度

命令操作方法：运行后输入命令fc [文件名1] [文件名2]，对各项进行判断都正确后则进行对两文件内容的逐字节比较。

4.4 新增replace命令，实现文件取代

设计思想：首先进行各个条件的判断，通过调用ProcessPath()和FindFCB()函数查文件所在的首块号，如果不存在或在使用则不能取代。如果只有一个参数，则找到当然操作的文件目录进行替换。进行需要实现的各功能的条件判断后进行文件的替代。

具体实现方法：文件替代的代码部分如下：

size=fcbp->Fsize; //源文件的长度

bnum=size /SIZE+(short)(size %SIZE>0); //计算源文件所占盘块数

size2=fcbp2->Fsize; //被替代文件的长度

bnum2=size2 /SIZE+(short)(size2 %SIZE>0); //计算源文件所占盘块数if (FAT[0]+bnum2

{cout<<"\n磁盘空间不足，不能复制文件。\n"; return -6;}

i=PutUdtab(fcbp2); //被替代文件的有关信息保存到udtab表中

fcbp2->FileName[0]=(char) 0xe5; //被替代目录项

s2=fcbp2->Addr;

while (s2>0) //回收磁盘空间

{s0=s2 ;s2=FAT[s2]; FAT[s0]=0; FAT[0]++;}

i=FindBlankFCB(s22,fcbp2);

*fcbp2=*fcbp; //源文件的目录项复制给目标文件

strcpy(fcbp2->FileName,FileName); //写目标文件名

b0=0;

while (s>0) //开始复制文件内容

{b=getblock();

if (b0==0) fcbp2->Addr=b; //目标文件的首块号

else FAT[b0]=b;

memcpy(Disk[b],Disk[s],SIZE); //复制盘块

s=FAT[s]; //准备复制下一个盘块

b0=b;

}

cout<<"\n替代成功\n"; return 1;

}

else

{cout<<"\n不存在文件与目标文件同名。\n"; return -3;}

添加函数后的操作：输入命令replace boy usr，则用boy文件替代usr目录中的boy

文件，若指定文件或被取代文件不存在，则报错，若被取代的是只读属性的文件时，则

会询问用户。如果usr中的boy文件具有隐藏和系统属性则不能被取代。如果输入replace boy，则取代当然操作目录的同名文件。

4.7 修改close、type等命令，允许不带文件名参数

设计思想：在CloseComd()函数中修改if (k<1)判断条件的处理函数。让k<1时对当然的文件进行操作。所谓“当前操作文件”，是指上一次使用create、open、write、read、rewind或fseek等命令操作过的文件。所以添加两个全局变量int ii 和char filepath[PATH_LEN] 在CreateComd()、OpenComd()、WriteComd()等函数中分别用于记录当前操作文件在UOF表中的位置和记录当前操作文件的全路径。当close后无参数时，则对当前的文件进行操作，删除和显示当前文件。

具体实现方法：修改后CloseComd()中和TypeCome()中的函数如下：

CloseComd()：

if (k<1)

{

uof[ii].state=0; //在UOF中清除当前操作文件登记栏

p=uof[ii].fp; //取当前操作文件的目录项位置指针

p->Addr=uof[ii].faddr; //保存文件的首块号

p->Fsize=uof[ii].fsize; //保存文件的大小

cout<<"\n关闭文件"<

}

TypeCome()：

if(k<1)

{ int m; size=uof[ii].fsize; Buffer=new char[size+1];

m=uof[ii].faddr;

while (m>0)

{for (i=0;i

{if (jj==size) break;

Buffer[jj]=Disk[m][i];

}

if (i

}

Buffer[jj]='\0'; cout<

delete [] Buffer; //释放分配的动态内存空间

}

修改后操作方法：输入命令open boy，则打开boy文件，再输入write或者read 等命令则对boy文件进行相应操作，此时再输入close文件，则直接关闭boy文件，而不需要参数，对于type也是一样。

4.8 完善copy命令

设计思想：添加函数copy()和函数FindBlankFCB()分别用于文件的复制和寻找首块号为s的目录中的空目录项，其中FindBlankFCB()用于实现copy()功能。然后在CopyComd()函数中判断copy boy /和copy boy ..形式的命令，如果是上述的命令，则将当前目录/usr中的文件boy复制到其父目录(根目录)中，文件名仍为boy。若不是则直接调用copy()函数。

具体实现方法：

FindBlankFCB()函数如下：

int FindBlankFCB(short s,FCB* &fcbp1) //寻找首块号为s的目录中的空目录项

{

short i,s0;

while (s>0) //在首块号为s的目录找空登记栏，直到目录尾部

{

fcbp1=(FCB*) Disk[s];

for (i=0;i<4;i++,fcbp1++)

if (fcbp1->FileName[0]==(char)0xe5 || fcbp1->FileName[0]=='\0')

{

fcbp1->Addr=fcbp1->Fsize=0; //假设为空目录项

return 1; //找到空目录项，成功返回}

s0=s; //记下上一个盘块号s=FAT[s]; //取下一个盘块号}

if (strcmp(temppath,"/")==0) //若是根目录

{cout<<"\n根目录已满，不能再创建目录项。\n"; return -1;}

s=getblock(); //取一空闲盘快

if (s<0) //无空闲盘快

{

cout<<"\n磁盘空间已满，创建目录失败。\n"; return -1;

}

FAT[s0]=s; //构成FAT链

fcbp1=(FCB*) Disk[s];

for (i=0;i<4;i++,fcbp1++)

fcbp1->FileName[0]='\0'; //置空目录标志

fcbp1=(FCB*) Disk[s]; cbp1->Addr=fcbp1->Fsize=0; //假设为空目录项

4.10 修改del、copy等命令，使其可以使用统配符 *

修改某些命令，使其可以使用统配符“*”。例如：

del * ——删除当前目录中的所有文件

attrib * ——显示当前目录中所有文件和子目录的属性

copy * <目标目录> ——将当前目录中的所有文件复制到目标目录中(同名复制)

设计思想：设计一个函数int FindFileFCB(int &last,int s,char attrib,FCB* &fcbp)从第s块且last+1个FCB目录项开始，符合属性attrib的目录项，没有找到返回负数，找到返回非负数(找目录时返回恒正)，函数正确返回时，引用参数指针变量fcbp指向Name目录项。Del * 命令处理过程是如果k为2且comd[1]为"*"时，从当前路径所在的首块盘号开始查找文件（调用FindFileFCB(last,curpath.fblock,'\0',fcbp)函数fcbp指向可用文件的目录项）然后删除文件，以此删除所有文件，attrib *与之类似，只不过要查找的文件不仅是一般文件，还有子目录文件（只需让attrib'\40'即可）。对于copy * <目标目录>命令，将返回的fcbp->FileName 复制给comd[1]即可，以此循环，直到没有新的要复制文件的目录项为止;

课程设计（上机实习）报告

指导教师意见

内容及要求

评定等级

优良中及格不及格

独立完成全部工作量

设计说明书质量

创新素质，综合能力

编程能力，软件质量

遵守纪律，出勤率

综合得分

对学生课程设计（上机实验）的评语：

指导教师：

年月日所在专业审查意见：

负责人：

年月日