江西理工大学操作系统课程设计报告

操作系统课程设计报告时间：2013-1-7～2013-1-18地点：信息技术实验中心计算机科学与技术（或软件工程）专业 2010级软件1班09号林琳2013-1-18目录实验一进程调度算法模拟 (2)1 设计目的 (2)2 设计要求 (2)3 使用动态优先权的进程调度算法的模拟 (3)流程图 (3)主要函数 (4)运行效果 (4)主要代码 (5)实验二动态分区分配方式模拟 (8)1 设计目的 (8)2 设计思想 (8)3 设计要求 (8)4 模拟算法的实现 (9)首次适应算法 (9)最佳适应算法 (9)流程图 (10)运行效果 (11)主要代码 (12)实验三请求调页存储管理方式模拟 (17)1 设计目的 (17)2 设计要求 (17)3 模拟算法的实现 (18)整体流程图 (18)OPT算法 (18)FIFO算法 (19)LRU算法 (19)运行效果 (19)主要代码 (21)实验四简单文件系统的实现 (24)1 设计目的 (24)2 设计要求 (24)3 算法的实现 (25)主要函数 (25)流程图 (27)运行效果 (27)主要代码 (28)总结 (35)课程设计的目的和意义 (35)实验一：进程调度算法模拟1.设计目的：通过优先权法模拟加深对进程概念和进程调度过程的理解，掌握进程状态之间的切换，同时掌握进程调度算法的实现方法和技巧。

2.设计要求：（1）用C语言来实现对N个进程采用动态优先权优先算法的进程调度；（2）每个用来标识进程的进程控制块PCB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）假设在调度前，系统中有5个进程，它们的初始状态如下：ID 0 1 2 3 4PRIORITY 9 38 30 29 0CPUTIME 0 0 0 0 0ALLTIME 3 3 6 3 4STARTBLOCK 2 -1 -1 -1 -1BLOCKTIME 3 0 0 0 0STATE READY READY READY READY READY设计思想：（1）当系统空闲（就绪队列为空）时，系统运行闲逛进程，否则运行其他进程，发生变迁1（就绪→运行）。

（2）在运行进程（包括闲逛进程）的过程中，可能发生变迁2（运行→阻塞），即将运行进程插入到阻塞队列（闲逛进程不能被阻塞），可能有其他新的进程创建PCB，还可能唤醒阻塞队列中的某些进程PCB，发生变迁3（阻塞→就绪），即从阻塞队列中移出并插入就绪队列中。

（3）时间片运行结束后，若进程累计占用CPU时间大于等于进程需要运行的时间，则进程执行结束，释放其PCB。

若进程累计占用CPU时间小于进程需要运行时间，发生变迁4（运行→就绪），即将当前运行的进程插入就绪队列中。

3动态优先权算法模拟： 流程图：Y NNYYNNY图1-1输入开始进程个数n 创建n 个PCB ，并加入ready queue 中各进程按优先级从高到低排序 Ready queue 为空？Running<=逐个将ready_pc 中的PCBRunning 阻塞？ Running idle 将running 从ready_queue 中删除再将running 加入block_queueb 是否创建新PCB 创建新进程并加入到ready_queue 中 对ready_queue 中的进程PCB 进行优先级排序 开始 结束Running<=id主要函数：int ID;//进程标识ID，其中0为闲逛进程，用户进程的标识数为1，2，3…int priority;//进程优先级Priority，闲逛进程（idle）的优先级为0，用户进程的优先级大于0，且随机产生，标识数越大，优先级越高。

int CPUtime;//进程占用的CPU时间CPUtime，进程每运行一次，累计值等于4int ALLtime;//进程总共需要运行时间Alltimeint State;//进程状态，0－就绪态；1－运行态；2－阻塞态。

struct Pcb *next;//队列指针next，用来将多个进程控制块PCB链接为队列typedef struct Pcb PCB;void init(); /*产生idle进程，输入用户进程数目，调用insert()*/void print(PCB *pcb); /*输出进程属性信息*/void print_init(PCB *pcb); /*输出所有PCB的初始值*/void insert_queue(PCB *queue,PCB *item); /*动态优先权调试算法将item插入到队列中,使得插入后，队列中按照优先级从高到低有序*/void pushback_queue(PCB *queue,PCB *item); /*将item插入到队列的尾部*/void insert(); /*动态优先权的进程调度算法生成进程属性信息，插入进程就绪队列*/ void run(PCB *pcb); /*运行进程，随机阻塞进程、产生新进程，插入就绪队列，唤醒阻塞进程*/void block(PCB *pcb); /*调用destroy()，将进程插入阻塞队列*/void wakeup(); /*动态优先权的进程调度算法唤醒进程，插入就绪队列*/void proc_priority(); /*优先权调度算法模拟*/void update(PCB *pcb); /*更新进程信息*/PCB *ready_queue,*block_queue,*idleprocess; /*就绪队列，阻塞队列及闲逛进程指针变量*/ 运行效果：图1-2图1-3主要代码：void init(){int i;for(i=0;i<N;++i){READY[i]=-1;//是-1，便于后面排序用且后面如果大于0则表示有进程，如果小于0则表示没有了BLOCK[i]=-1;RUNOUT[i][0]=-1;//表示第几个进程RUNOUT[i][1]=-1;//表示第几个时间片完成Process[i].ID=i;Process[i].Cputime=0;Process[i].State=Ready;Process[i].Startblock=-1;//再运行这么长时间就进入阻塞，如果是0则马上进入阻塞Process[i].Blocktime=0;//初始化为0}Process[0].Priority=9;Process[0].Alltime=3;Process[0].Startblock=2;//运行两个时间片就阻塞Process[0].Blocktime=3;//阻塞3个时间片就就绪Process[1].Priority=38;Process[1].Alltime=3;//默认无限制Process[2].Priority=30;Process[2].Alltime=6;Process[3].Priority=29;Process[3].Alltime=3;Process[4].Priority=0;Process[4].Alltime=4;}void print()//用于输出当前状态{int i;if(getRunning()>=0)printf("\tRUNNING PROG: %d\n",getRunning());printf("\tREADY_QUEUE:");for(i=0;i<N;++i){if(READY[i]>=0)printf("->%d",Process[READY[i]].ID);else{break;}}printf("\n\tBLOCK_QUEUE:");for(i=0;i<N;++i){if(BLOCK[i]>=0)printf("->%d",Process[BLOCK[i]].ID);else{break;}}printf("\n=====================================================\n");printf("ID\t");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].ID);}printf("\nPRIORITY");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].Priority);}printf("\nCPUTIME\t");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].Cputime);}printf("\nALLTIME\t");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].Alltime);}printf("\nSTARTBLOCK");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].Startblock);}printf("\nBLOCKTIME");for(i=0;i<N;++i){printf("\t%d",Process[i].Blocktime);}printf("\nSTATE\t");for(i=0;i<N;++i){switch(Process[i].State){case 0:printf("\tReady");break;case 1:printf("\tRun");if(Process[i].Alltime==0){Process[i].State=RunOut;}else Process[i].State=Ready;break;case 2:printf("\tBlock");break;case 3:printf("\tRunOut");break;}}printf("\n");printf("\tRUNOUT LIST:");for(i=0;i<N;++i){if(RUNOUT[i][0]>=0)printf("->%d(%d)",Process[RUNOUT[i][0]].ID,RUNOUT[i][1]);else{printf("\n");break;}}printf("\n");}int getRunning(){int i;for(i=0;i<N;++i)//找出正在运行的进程{if(Process[i].State==Run)return i;}for(i=0;i<N;++i)//如果没有正在运行的进程则找出马上就要阻塞的进程{if(Process[i].Startblock==0)return i;}return -1;}void sort()//作用是排序，找出就绪队列和阻塞队列分别放入READY[] ,BLOCK[] {int i,j,k;for(i=0;i<N;++i){READY[i]=-1;BLOCK[i]=-1;}for(i=0;i<N;++i)//找出了READYQUEUE按权从大到小放在READY[]中{if(Process[i].State==Ready||Process[i].State==Run){if(Process[i].Alltime==0)continue;for(j=0;j<N;++j){if(READY[j]<0){READY[j]=i;break;}else if(Process[i].Priority<=Process[READY[j]].Priority){ continue; }else{for(k=N-1;k>j;--k){READY[k]=READY[k-1];}READY[j]=i;break;}}}else if(Process[i].State==Block)//找出阻塞队列放入BLOCK[]中{for(j=0;j<N;++j){if(BLOCK[j]<0){BLOCK[j]=i;break;}else if(Process[i].Blocktime>=Process[BLOCK[j]].Blocktime){ continue; }else{for(k=N-1;k>j;--k){BLOCK[k]=BLOCK[k-1];}BLOCK[j]=i;break;}}}}}实验二：动态分区分配方式模拟设计目的：通过这次实验，加深对动态分区分配算法的理解，进一步掌握首次适应算法和最佳适应算法的实现方法。