操作系统课程设计

课程设计范例例一：题目：进程/作业调度：时间片轮转算法。

要求：1，建立作业的数据描述。

2、使用两种方式产生：(a) 自动产生，(b)手动输入。

3、在屏幕上显示每个作业的执行情况。

4、时间的流逝可用下面几种方法模拟：(a) 按键盘，每按一次可以认为过一个时间单位，(b)响应 WM--TIMER。

5，计算并显示一批作业的周转时间，平均周转时间，带权周转时间，平均带权周转时间。

6，将一批作业的执行情况存入磁盘文件，以后可以读出并重放。

分析：时间片轮转算法是指把总执行时间化分为一个一个的时间片，每个时间片执行一个进程，所有的进程轮流执行时间片，直至所有进程都执行完。

周转时间为进程进入到执行完之间的时间间隔，带权周转时间为周转时间与实际服务时间之比，平均周转时间为所有进程的周转时间的平均值。

算法分析： 1，每个进程以一个结构node表示，结构的分量有 (a) pname，表示进程名，(b) ntime，指进程执行所需要的时间，(c) wtime，代表进程执行完所需的时间，(d) rtime，进程执行完还需的时间，(e) next，指向下一个进程结点的指针。

2，以链表的形式存储进程序列，并设一个头指针(first)和一个尾指针(last)。

进行进程切换时，指针依次下移，若 rtime=0 则表示该进程已执行完，并且输出完成信息,否则指针下移，并做相应的处理。

依次进行如此操作直至所有进程都执行完。

3，建立链表的步骤如下，当只有一个结点时，首先分配一个存储空间，并赋相应的值，然后头尾指针指向该结点。

当结点数大于一个时，依次重复下列步骤，(a)建立一个空结点，并赋相应的值。

(b)然后尾指针指向该新建的结点，并下移一个指针。

(c)过后该尾指针指向头结点。

(d)依次执行直止所有的进程全连成一条链。

4, 时间片用键盘进行模拟，每按动一次代表一个时间片，每个进程轮流执行。

5，此外，还可以在程序动态运行时添加新的进程，当添加新的进程时，便为该进程建立一个结点，并插入进程链表，以后依次执行。

程序分析：1，首先定义进程结构如下：struct node { char pname; int ntime; int wtime; int rtime; node*next;};各分量的含义见算法分析。

2，定义涵数：void time()，表示时间片。

3，函数：void add()，把每个进程的 wtime 都加1,用于以后计算周转时间，带权周转时间。

4，函数：node *create_1()，用于建立头结点。

函数：node *create_2()，用于把各进程插入链表。

5，主程序首先输入进程数目，依次建立进程链表，然后每按动一次键盘表示一个时间片，同时输出某进程正在执行，其余进程等待，以及询问是否添加新进程，若添加新进程，则输入进程数目，程序将调用create_2()把进程插入链表，然后继续执行程序，直到所有进程全都执行完，并输出提示。

6，进程执行完后，根据计算公式计算周转时间，平均周转时间，带权周转时间以及平均带权周转时间，并输出。

关键程序代码：#include#includestruct node{ char pname; int ntime; int wtime; int rtime; node *next;};char a;int b;char c;void message(){ coutcin>>a>>b;}void time(){ for(int j=1; j{ cin>>c; }return;}node *first,*last,*p;void add(){node *q=new node;q=first->next;while (q!=first){ if(q->rtime!=0) { q->wtime ; } q=q->next;}return;}node *create_1(){message();p=newnode;p->pname=a;p->ntime=b;p->wtime=0;p->rtime=b;first=p;p->next=first;return first;}void create_2(){message();last=new node;last->pname=a;last->ntime=b;last->wtime=0;last->rtime=b;p->next=last;p=last;last->next=first;}void main(){int i,n,m,v;float sum1,sum2,ave1,ave2;sum1=0;sum2=0;cout cin>>n;m=n;if(n==1) create_1();else{create_1();for(i=1;icreate_2(); }while (n!=0){ while (first->rtime==0){ last=first; first=last->next;}if(getch()==char(13)){add();first->rtime--;coutpname if(first->rtime==0){ n--;coutpnamewtime first->ntimewtime first->ntime)/first->ntime } }last=first;first=first->next;if(n!=0) {cout if(getch()==char(121)){cout cin>>v;for(int e=1;e {p=last; create_2(); n ;} } } }node *t;t=first;for(int y=1;y { sum1=t->wtime t->ntime sum1;sum2=(t->wtime t->ntime)/t->ntime sum2;t=t->next; }ave1=sum1/m;ave2=sum2/m; cout}例二、题目：共享内存机制共享内存是多个进程之间共享同一块内存空间，实现进程的互相通信，并交换信息。

这是IPC机制中最快的一种形式，因为它不需中间环节，而是把信息直接从一个内存段映射到调用进程的地址空间。

但是，一旦内存被共享之后，对共享内存的访问同步需要由其他IPC机制（如信号量）实现。

Linux中的共享内存通过访问键访问，并进行访问权限的检查。

共享内存对象的创建者负责控制访问权限以及访问键的公有或私有特性。

如果具有足够的权限，也可以将共享内存锁定到物理内存中。

对于大量数据的共享，共享内存算是最好的一个方式，它兼备简单与快速两大优点。

共享内存就是宣告一块内存让数个用户、多个进程分享。

问题描述: 1、创建一个内存共享段，使多个进程可以同时访问它，实现内存共享。

2、通过前面创建的内存共享段，使一个新进程的地址空间与其相连，访问其内容。

基本要求：1、首先用shmget( )系统调用分配一个128K的内存段，然后进程调用 shmat( )两次将这个内存段连接到不同的虚拟地址空间上，其中，第二个虚拟地址空间是只读的，共享内存的前16个字填充了数字0-15，共享内存中的数据通过第二个虚拟地址空间读取并打印，之后，这个将挂起，直到接收到任何信号，然后删除共享内存，进程结束。

2、利用上面创建的共享内存，将他自己的进程地址空间与共享内存相连，同样它也读取共享内存的前16个字节并打印，如果系统中的共享内存没有出错，那么这个程序的输出应该与上面的输出一致。

通过对试验结果分析，从中学习和了解了Linux的基础知识。

总的设计思想：1）建立一个名为"xin1.c"的程序，创建一个内存共享段，使多个进程可以同时访问它，实现内存共享。

2）建立一个名为"xin2.c"的程序，通过前面创建的内存共享段，使一个新进程的地址空间与其相连，访问其内容。

环境说明： Linux操作系统环境Linux 是由Unix发展起来的多用户，多任务，功能强大的操作系统，它具有稳定，可靠的系统性能。

其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的，全世界都能自由使用的Unix兼容产品。

用户可以从Internet上下载Linux源代码和Linux的应用程序，可以说Linux本身包含的应用程序以及移植到Linux上的应用程序包罗万象，任何一位用户都能从有关Linux的网站上找到适合自己特殊需要的应用程序及其源代码。

它主要用语基于Interx86系列 CPU的计算机上。

使用编程工具：C语言本题所需系统调用与模块说明1、系统函数调用1）系统函数 shmget（）调用：此函数调用用于创建一个新的共享内存段或存取一个已存在的共享内存段。

它的函数原型如下：#include#includeint shmget (key_t key,int size,int shmflg);如果执行成功返回值为`共享内存标识符，该值恒为正整数。

如果失败，则返回值为-1。

shmget( )的用途是获取一个区段的共享内存。

他的第一个参数key为一个整数，可由ftok（）函数取得，也可由程序员自行指定或是设为符号常数IPC_PRIVATE。

建议使用ftok生成一个安全的键值。

参数size是指共享内存段的大小，它是以字节为单位。

参数shmflg用来建立共享内存并设定其存取权限，它低位的9个维表示该共享内存的存取权限，如果标志值设为符号常数IPC_CREAT，则shmget( )会建立共享内存，如果加上了IPC_EXCL，则表示只有在指定的共享内存不存在时，才会建立新的共享内存段。

2）系统函数shmat( )调用在建立了共享内存后，我们仍无法存取，这是就要通过shmat()系统调用得到一个指向内存基址的指针，通过这个指针，我们就可以如同于操作一般内存一样的取用共享内存，shmat()系统调用原型如下：#include#include#includechar shmat(int shmid,char*shmaddr,int shmflg)参数说明：shmid：共享内存的标示符，它是由shmget()创建的。

shmaddr:指向共享内存被连接的地址。

shmflg决定在定址时是否要进位（round）,如果标志SHM_RND为on，则地址会进位到可用分页的最低位；如果该标志位off,则不做进位处理。

如果shmaddr为NULL，表示该位置由系统自定。

如果程序设计设计人员要自己定义shmaddr的值，则该值必须是系统中的一个合法地址，否则会出现错误。