操作系统实验报告

实验二进程调度1．目的和要求通过这次实验，理解进程调度的过程，进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略，进一步体会多道程序并发执行的特点，并分析具体的调度算法的特点，掌握对系统性能的评价方法。

2．实验内容阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章，掌握进程管理及调度相关概念和原理。

编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程，模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作，不需要实际程序。

假设初始状态为：有n个进程处于就绪状态，有m个进程处于阻塞状态。

采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中，假设处于执行状态的进程不会阻塞)，且每过t个时间片系统释放资源，唤醒处于阻塞队列队首的进程。

程序要求如下：1）输出系统中进程的调度次序；2）计算CPU利用率。

3．实验环境Windows操作系统、VC++6.0C语言4设计思想：（1）程序中进程可用PCB表示，其类型描述如下：structPCB_type{intpid;//进程名intstate;//进程状态2——表示“执行”状态1——表示“就绪”状态0——表示“阻塞”状态intcpu_time;//运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数）}用PCB来模拟进程；（2）设置两个队列，将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中；将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。

队列类型描述如下：structQueueNode{structPCB_typePCB;StructQueueNode*next;}并设全程量：structQueueNode*ready_head=NULL,//ready队列队首指针*ready_tail=NULL,//ready队列队尾指针*blocked_head=NULL,//blocked队列队首指针*blocked_tail=NULL;//blocked队列队尾指针（3）设计子程序：start_state();读入假设的数据，设置系统初始状态，即初始化就绪队列和阻塞队列。

dispath();模拟调度，当就绪队列的队首进程运行一个时间片后，放到就绪队列末尾，每次都是队首进程进行调度，一个进程运行结束就从就绪队列中删除，当到t个时间片后，唤醒阻塞队列队首进程。

calculate();就绪进程运行一次，usecpu加1，当就绪队列为空时unusecpu加1，CPU 利用率为use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu)。

5源代码：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>structPCB_type{intpid;//进程名intstate;//进程状态//2--表示"执行"状态//1--表示"就绪"状态//0--表示"阻塞"状态intcpu_time;//运行需要的CPU时间（需运行的时间片个数）};structQueueNode{structPCB_typePCB;structQueueNode*next;};structQueueNode*ready_head=NULL,//ready队列队首指针*ready_tail=NULL,//ready队列队尾指针*block_head=NULL,//blocked队列队首指针*block_tail=NULL;//blocked队列队尾指针intuse_cpu,unuse_cpu;voidstart_state()//读入假设的数据，设置系统初始状态{intn,m;inti;structQueueNode*p,*q;printf("输入就绪节点个数n:");scanf("%d",&n);printf("输入阻塞节点个数m:");scanf("%d",&m);p=(structQueueNode*)malloc(sizeof(structQueueNode));p->next=NULL;ready_head=ready_tail=p;for(i=0;i<n;i++){p=(structQueueNode*)malloc(sizeof(structQueueNode));p->next=NULL;p->PCB.state=1;printf("输入就绪进程%d的pid和cpu_time:",i+1);scanf("%d%d",&p->PCB.pid,&p->PCB.cpu_time);ready_tail->next=p;ready_tail=p;}q=(structQueueNode*)malloc(sizeof(structQueueNode));q->next=NULL;block_head=block_tail=q;for(i=0;i<m;i++){q=(structQueueNode*)malloc(sizeof(structQueueNode));q->next=NULL;q->PCB.state=0;printf("输入阻塞进程%d的pid和cpu_time:",i+1);scanf("%d%d",&q->PCB.pid,&q->PCB.cpu_time);block_tail->next=q;block_tail=q;}printf("\n处于就绪状态的进程有:\n");p=ready_head->next;i=1;while(p){printf(“进程%d的pid和state和cpu_time:%5d%5d%5d\n",i,p->PCB.pid,p->PCB.state,p->PCB.cpu_time);p=p->next;i++;}}voiddispath()//模拟调度{intx=0,t;use_cpu=0;unuse_cpu=0;printf("输入t:");scanf("%d",&t);printf("开始调度\n");while(ready_head!=ready_tail||block_head!=block_tail) {structQueueNode*p,*q;if(ready_head!=ready_tail){p=ready_head->next;ready_head->next=p->next;p->next=NULL;if(ready_head->next==NULL){ready_tail=ready_head;}p->PCB.state=2;printf("进程%d调度\t",p->PCB.pid);use_cpu++;x++;p->PCB.cpu_time--;if(p->PCB.cpu_time){ready_tail->next=p;ready_tail=p;}else{printf("进程%d完成\t",p->PCB.pid);free(p);}}else{unuse_cpu++;x++;printf("空闲一个时间片\t");}if(x==t&&block_head!=block_tail){q=block_head->next;block_head->next=q->next;q->next=NULL;if(block_head->next==NULL){block_tail=block_head;}ready_tail->next=q;ready_tail=q;x=0;}}}voidcalculate()//计算CPU利用率{printf("\ncpu的利用率%.2f\n",(float)use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu));}voidmain(){start_state();dispath();calculate();}6运行结果：7实验总结：实验帮我复习了数据结构和C语言，且巩固课本知识，知道了如何定义结构体，如何在链接队列中增删节点。

模拟进程调度帮我们巩固了进程三状态之间的变迁。

懂得调式的重要性。

总之，我们明白了理论联系实际。

多看书，多上机。

实验三可变分区存储管理1．目的和要求通过这次实验，加深对内存管理的认识，进一步掌握内存的分配、回收算法的思想。

2．实验内容阅读教材《计算机操作系统》第四章，掌握存储器管理相关概念和原理。

编写程序模拟实现内存的动态分区法存储管理。

内存空闲区使用自由链管理，采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配，内存回收时假定不做与相邻空闲区的合并。

假定系统的内存共640K，初始状态为操作系统本身占用64K。

在t1时间之后，有作业A、B、C、D分别请求8K、16K、64K、124K的内存空间；在t2时间之后，作业C完成；在t3时间之后，作业E请求50K的内存空间；在t4时间之后，作业D完成。

要求编程序分别输出t1、t2、t3、t4时刻内存的空闲区的状态。

3．实验环境Windows操作系统、VC++6.0C语言4.设计思想模拟内存分配和回收，要设置两个链队列，一个空闲区链和一个占用区链，空闲区链节点有起始地址，大小和指向下一节点的指针等数据域，占用区链节点有起始地址，大小，作业名和指向下一节点的指针等数据域，本实验用最坏适应算法，每次作业申请内存都是从空闲链队头节点分配，如果相等，就删除空闲头结点，如果小于申请的，就不分配，否则就划分内存给作业，剩下的内存大小，重新插入空闲链队，按从大到小，接着把作业占用的内存放到占用区链节点的末尾。

每次作业运行完，就要回收其占用的内存大小，把作业节点按从大到小插入到空闲链队中。

5.源代码：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>structfreelinkNode{intlen;intaddress;structfreelinkNode*next;};structbusylinkNode{charname;intlen;intaddress;structbusylinkNode*next;};structfreelinkNode*free_head=NULL;//自由链队列（带头结点）队首指针structbusylinkNode*busy_head=NULL;//占用区队列队（带头结点）首指针structbusylinkNode*busy_tail=NULL;//占用区队列队尾指针voidstart(void)/*设置系统初始状态*/{structfreelinkNode*p;structbusylinkNode*q;free_head=(structfreelinkNode*)malloc(sizeof(structfreelinkNode));free_head->next=NULL;//创建自由链头结点busy_head=busy_tail=(structbusylinkNode*)malloc(sizeof(structbusylinkNode));busy_head->next=NULL;//创建占用链头结点p=(structfreelinkNode*)malloc(sizeof(structfreelinkNode));p->address=64;p->len=640-64;//OS占用了64Kp->next=NULL;free_head->next=p;q=(structbusylinkNode*)malloc(sizeof(structbusylinkNode));q->name='S';/*S表示操作系统占用*/q->len=64;q->address=0;q->next=NULL;busy_head->next=q;busy_tail=q;}voidrequireMemo(charname,intrequire)/*模拟内存分配*/{freelinkNode*w,*u,*v;busylinkNode*p;if(free_head->next->len>=require){p=(structbusylinkNode*)malloc(sizeof(structbusylinkNode)); p->name=name;p->address=free_head->next->address;p->len=require;p->next=NULL;busy_tail->next=p;busy_tail=p;}elseprintf("Can'tallocate");w=free_head->next;free_head->next=w->next;if(w->len==require){free(w);}else{w->address=w->address+require;w->len=w->len-require;}u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(v->len>w->len)){u=v;v=v->next;}u->next=w;w->next=v;}voidfreeMemo(charname)/*模拟内存回收*/{intlen;intaddress;busylinkNode*q,*p;freelinkNode*w,*u,*v;q=busy_head;p=busy_head->next;while((p!=NULL)&&(p->name!=name)){q=p;p=p->next;}if(p==NULL){printf("%cisnotexist",name);}else{if(p==busy_tail){busy_tail=q;}else{q->next=p->next;len=p->len;address=p->address;free(p);w=(structfreelinkNode*)malloc(sizeof(structfreelinkNode)); w->len=len;w->address=address;u=free_head;v=free_head->next;while((v!=NULL)&&(v->len>len)){u=v;v=v->next;}u->next=w;w->next=v;}}}voidpast(inttime)/*模拟系统过了time时间*/{printf("过了时间%d后:\n",time);}voidprintlink()/*输出内存空闲情况（自由链的结点）*/{freelinkNode*p;printf("内存的空闲情况为:\n");p=(structfreelinkNode*)malloc(sizeof(structfreelinkNode));p=free_head->next;while(p!=NULL){printf("内存的起始地址和内存的大小%5d\t%5d:\n",p->address,p->len);p=p->next;}}voidmain(){intt1=1,t2=2,t3=3,t4=4;start();past(t1);requireMemo('A',8);requireMemo('B',16);requireMemo('C',64);requireMemo('D',124);printlink();past(t2);freeMemo('C');printlink();past(t3);requireMemo('E',50);printlink();past(t4);freeMemo('D');printlink();}6.运行结果：7.实验总结：巩固编程能力，和调式能力，复习课本知识，明白理论联系实际的重要性，动手能力非常重要，多看书，多独立思考，品味痛苦的过程，享受成功的喜悦。