操作系统原理实验五
操作系统原理 实验报告
操作系统原理实验报告操作系统原理实验报告一、引言操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和协调计算机硬件资源，提供用户与计算机硬件之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机。
在本次实验中，我们通过实际操作和观察，深入理解了操作系统的原理和工作机制。
二、实验目的本次实验的主要目的是通过模拟操作系统的运行过程，加深对操作系统原理的理解。
具体目标包括：1. 掌握操作系统的启动过程和内存管理机制；2. 理解进程调度算法的原理和实现；3. 学习文件系统的组织和管理方式；4. 了解操作系统与硬件之间的交互方式。
三、实验过程1. 启动过程在计算机启动时，操作系统首先加载到内存中，并开始执行。
我们通过模拟实验，深入了解了操作系统的启动过程。
我们观察到操作系统通过读取硬盘中的引导扇区来进行启动，并且在启动过程中会进行一系列的初始化操作，如初始化内存管理、进程管理和设备驱动等。
2. 内存管理内存管理是操作系统中的重要组成部分，它负责分配和回收内存资源，以及管理进程的内存空间。
在实验中，我们学习了内存分页和内存分段两种常见的内存管理方式，并通过实际操作和观察，对其原理和实现有了更深入的了解。
3. 进程调度进程调度是操作系统中的核心功能之一，它决定了哪些进程能够获得CPU的使用权。
在实验中，我们学习了常见的进程调度算法，如先来先服务、短作业优先和时间片轮转等。
通过模拟实验，我们观察到不同的调度算法对进程执行的影响，加深了对进程调度原理的理解。
4. 文件系统文件系统是操作系统中负责管理和组织文件的机制。
在实验中，我们学习了文件系统的组织方式，如目录结构和文件存储方式等。
通过实际操作和观察，我们了解了文件系统的工作原理和实现机制。
5. 硬件交互操作系统与硬件之间的交互是实现计算机功能的关键。
在实验中，我们学习了操作系统与硬件之间的通信方式，如中断和设备驱动等。
通过模拟实验，我们观察到操作系统是如何与硬件进行交互，并掌握了操作系统与硬件之间的配合工作。
操作系统原理实验报告
《操作系统原理》实验报告班级:姓名:学号:指导老师：目录:实验题目：实验一线程创建与撤销 (2)实验题目：实验二线程同步 (6)实验题目：实验三线程互斥 (11)实验题目：实验四进程通信 (17)实验题目：实验五读者-写者问题 (21)实验题目：实验六进程调度 (37)实验题目：实验七存储管理之动态链接库 (52)实验题目：实验八存储管理之内存分配 (56)实验题目：实验九存储管理之页面置换算法 (69)实验题目：实验十设备管理 (84)实验题目：实验十一文件管理之文件读写 (98)实验题目：实验一线程创建与撤销完成人：XXX报告日期：2018年3月31日一、实验内容简要描述（1）熟悉VC++、Visual Studio开发环境。
（2）使用相关函数创建和撤销线程。
（3）在一个进程中创建3个线程，名字分别为threada、threadb、threadc。
threada输出“hello world! ”。
threadb输出“My name is …”。
threadc输出“Please wait…”，然后sleep 5秒钟，接着输出“I wake up”。
二、程序设计1、设计思路该函数创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程。
2、主要数据结构HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParameter,DWORD dwCreationFlags,LPDWORD lpThreadId)；VOID ExitThread(DWORD dwExitCode)；VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);三、实验结果1、基本数据lpThreadAttributes：指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构，该结构决定了返回的句柄是否可被子进程继承。
操作系统原理实验指导
3、实验题
(1)设计一个内存分配模拟程序。假定在计算机系统作业后备队列中有六个等待调度运行的作业，参与分配的内存大小为32KB，采用简单页式管理，每个页帧的大小为1KB。根据要求进行内存的分配和回收。要求打印内存分配表。有关作业的组织和作业有关参数的设置请自行设计，要大致符合实际情况。
main()
{
int i;
if (fork())
{
i=wait();
printf(“It is parent process.\n”);
printf(“The child process, ID number %d, is finished.\n”,i);
}
else{
print(“It is child process.\n”);
(2)自选设计一个进程调度算法，并加以实现。
实验三存储器管理
1、目的与要求
目的：存储器管理是操作系统重要的组成部分，提高存储器的效率始终是操作系统研究的重要课题之一。虚拟存储技术是用来扩大存储容量的一种重要方法。学生应独立地使用一种开发工具或高级语言编写几个常用的存储分配算法，并能设计一个存储管理的模拟程序，对各种算法进行分析比较，评测其性能优劣，从而加深对这些算法的理解，巩固所学的知识。
操作系统实验指导
操作系统是计算机的最重要的系统软件，它在计算机中具有核心地位，其作用是对计算机系统资源进行统一的调度和管理，提供各种强有力的系统服务，为用户创造灵活而又方便的使用环境。一个精心设计的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分地发挥系统中各种资源的使用效率，提高系统工作的可靠性。
操作系统原理是计算机科学与技术专业的一门主要专业课程，它涉及计算机系统中各种软、硬资源管理的实现原理与方法，内容非常丰富，综合性非常强，并且还具有很强的实践性。只有把理论与实践紧密地结合起来，才能取得较好地学习效果。
操作系统原理实验
操作系统原理实验一、实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对操作系统原理的理解，掌握操作系统的基本功能和调度算法。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 虚拟机软件：VirtualBox3. 实验工具：C语言编译器（如gcc）、汇编语言编译器（如nasm）、调试器（如gdb）三、实验内容1. 实验一：进程管理在这个实验中，我们将学习如何创建和管理进程。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的计算器功能。
该计算器能够进行基本的加减乘除运算。
b) 使用fork()系统调用创建一个子进程，并在子进程中执行计算器程序。
c) 使用wait()系统调用等待子进程的结束，并获取子进程的退出状态。
2. 实验二：内存管理在这个实验中，我们将学习如何进行内存管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，模拟内存分配和释放的过程。
该程序能够动态地分配和释放内存块。
b) 使用malloc()函数分配一块内存，并将其用于存储数据。
c) 使用free()函数释放已分配的内存块。
3. 实验三：文件系统在这个实验中，我们将学习如何进行文件系统的管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的文件系统。
该文件系统能够进行文件的创建、读取、写入和删除操作。
b) 使用open()系统调用打开一个文件，并进行读取和写入操作。
c) 使用unlink()系统调用删除一个文件。
四、实验步骤1. 安装虚拟机软件VirtualBox，并创建一个虚拟机。
2. 在虚拟机中安装操作系统Windows 10。
3. 在Windows 10中安装C语言编译器、汇编语言编译器和调试器。
4. 根据实验内容，编写相应的C语言程序并保存。
5. 在命令行中使用gcc编译C语言程序，并生成可执行文件。
6. 运行可执行文件，观察程序的执行结果。
7. 根据实验要求，进行相应的操作和测试。
8. 完成实验后，整理实验报告，包括实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤和实验结果等。
操作系统原理实验报告
2012 软件工程（嵌入式）
学号：____________ 姓名：____________
苏州大学计算机科学与技术学院 2015 年 3 月
目录
操作系统原理实验报告
一、实验环境............................................................................................ 1
5
操作系统原理实验报告 6
操作系统原理实验报告 7
操作系统原理实验报告 8
操作系统原理实验报告
实验二、进程间的通信
实验环境：
实验环境一：Windows 平台
实验时间：
6 小时
实验目的：
初步了解 windows 环境下进程间通信的机制，掌握如何利用消息、共享内存 和剪贴板三种进程间通信机制中的任意 2 种进行通信的原理，并利用 win32API 函数编写实例程序。
[提示] 1、从 root 注册进系统，可以通过用户图形界面中的菜单创建用户组并为用
户分配注册号，也可以通过 shell 命令创建用户组，创建用户组的 shell 命令格式
2
操作系统原理实验报告
如下：
groupadd -g group_ID group_name
为用户分配注册号的 shell 命令格式如下：
usermod options login_ID
其中，任选项 options 可以为如下内容：
-c comment
表示注释信息
-d pathname
表示当前目录
-g group_ID
表示主用户组名
-G supplementary_group_ID 表示主用户组的增补组名
操作系统原理实验5-实现一个简单的Shell
《操作系统原理》实验报告
实验序号：5 实验项目名称：实现一个简单的Shell
一、实验目的及要求
1. 加深对操作系统Shell的理解。
2. 理解进程控制的思想。
3. 深入掌握Linux操作系统下的进程控制编程。
二、实验设备（环境）及要求
1.虚拟机VMware Workstation、Ubuntu操作系统和C语言编程。
2.设计思路：Shell建立一个新的进程，然后在那个进程中运行一个程序（如完成ls操作）然后等待那个进程执行结束。
然后shell便可读取新的一行输入，建立一个新的进程，在这个进程中运行程序并等待这个进程结束。
所以要写一个shell，需要循环以下过程：
a. 获取命令行
b. 解析命令行
c. 建立一个子进程（fork）
d. 替换子进程（execvp）
e. 父进程等待子进程退出（wait）。
三、实验内容与步骤
主要代码
解析并执行指令
输出各进程的信息
四、实验结果与数据处理
五、分析与讨论
六、教师评语
成绩
签名：
日期：。
北京工业大学 操作系统原理上机实验报告(包括封面)
操作系统原理实验报告学号__________________姓名__________________提交日期__________________出勤情况表现情况考核情况程序执行情况问题回答情况□按时出勤□有缺席□从未出现□积极提问□认真设计□与同学一起商量□主要靠别人讲解□完全不参与□演示实验代码□进行答辩□源代码分析□顺畅□有问题，经过老师指出之后改正□有问题，无法改正□立即正确回答□经思考后正确回答□回答有部分错误□回答完全错误□不能回答问题报告结构报告内容报告图表最终成绩□完全符合要求□基本符合要求□有比较多的缺陷□完全不符合要求□充实正确□基本正确□有一些问题□问题很大□符合规范□基本符合规范□有一定错误□完全不正确教师签字:________________________实验一UNIX/LINUX入门一、实验目的了解UNIX/LINUX运行环境，熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令，熟悉和掌握UNIX/LINUX下c语言程序的编写、编译、调试和运行方法。
二、实验内容1、熟悉UNIX/LINUX的常用基本命令如ls、who、pwd、ps等。
2、练习UNIX/LINUX的文本行编辑器vi的使用方法3、熟悉UNIX/LINUX下c语言编译器cc/gcc的使用方法。
用vi编写一个简单显示“Hello,World!”c语言程序，用gcc编译并观察编译后的结果，然后运行它。
三、实验要求按照要求编写程序，放在相应的目录中，编译成功后执行，并按照要求分析执行结果，并写出实验报告。
四、实验设计编写简单c语言程序如下所示：五、实验结果在linux环境下，先使用gcc编译器，编译通过c语言程序。
然后再使用./dotac运行该程序。
运行结果如下图所示：六、实验分析Linux支持运行c语言程序代码。
可以引用多种多样的库文件，编写代码时要在vim编辑器下编辑，之后保存为.c文件，然后通过gcc编译该c文件，之后./xx，运行该c文件。
操作系统实验5 进程调度模拟程序设计
一、实验内容进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）或者时间片轮转法。
每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。
进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。
进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。
进程的到达时间为进程输入的时间。
进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
等待I/O的时间以时间片为单位进行计算，可随机产生，也可事先指定。
每个进程的状态可以是就绪R（Ready）、运行R（Run）、等待（Wait）或完成F（Finish）四种状态之一。
就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。
用已占用CPU时间加1来表示。
如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。
每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、等待进程以及各个进程的PCB，以便进行检查。
重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
用C或C++二、实验目的与要求在采用多道程序设计的设计中的系统中，往往有若干个进程同时处于就绪状态。
当就绪进程个数大于处理器数时，就必须依照某种策略来决定哪些进程优先占用处理器本实验模拟在单处理器情况下的处理器调度，帮助学生加深了解处理器调度工作。
三、实验环境Visual+C++6.0四、实验步骤1、实验准备知识处理器调度总是选对首进程运行。
采用动态改变优先数的办法，进程每运行一次优先数就减“1”。
由于本次实验是模拟处理器调度，所以，对被选中的进程并不实际的启动运行，而是执行：优先数—1要求运行时间—1来模拟进程的一次运行。
进程运行一次后，若要求运行时间≠0，则再将它加入队列（按优先数大小插入，且置队首标志）；若要求运行时间≠0，则把它的状态修改成“结束”，且结束队列。
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实验五线程的同步1、实验目的（1）进一步掌握Windows系统环境下线程的创建与撤销。
（2）熟悉Windows系统提供的线程同步API。
（3）使用Windows系统提供的线程同步API解决实际问题。
2、实验准备知识：相关API函数介绍①等待对象等待对象（wait functions）函数包括等待一个对象（WaitForSingleObject（））和等待多个对象（WaitForMultipleObject（））两个API函数。
1）等待一个对象WaitForSingleObject（）用于等待一个对象。
它等待的对象可以为以下对象之一。
·Change ontification:变化通知。
·Console input: 控制台输入。
·Event:事件。
·Job:作业。
·Mutex:互斥信号量。
·Process:进程。
·Semaphore:计数信号量。
·Thread:线程。
·Waitable timer:定时器。
原型：DWORD WaitForSingleObject(HANDLE hHandle, // 对象句柄DWORD dwMilliseconds // 等待时间）；参数说明：（1）hHandle:等待对象的对象句柄。
该对象句柄必须为SYNCHRONIZE访问。
（2）dwMilliseconds:等待时间，单位为ms。
若该值为0，函数在测试对象的状态后立即返回，若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒，如表2-1所示。
返回值：如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。
Static HANDLE hHandlel = NULL;DWORD dRes;dRes = WaitForSingleObject(hHandlel,10); //等待对象的句柄为hHandlel，等待时间为10ms 2）等待对个对象WaitForMultiple（）bject（）在指定时间内等待多个对象，它等待的对象与WaitForSingleObject（）相同。
原型：DWORD WaitForMultipleObjects（DWORD nCount， //句柄数组中的句柄数CONST HANDLE * lpHandles， //指向对象句柄数组的指针BOOL fWaitAll， //等待类型DWORD dwMilliseconds //等待时间）；参数说明：（1）nCount：由指针 * lpHandles指定的句柄数组中的句柄数，最大数是MAXIMUM WAIT OBJECTS。
（2）* lpHandles：指向对象句柄数组的指针。
（3）fWaitAll：等待类型。
若为TRUE，当由lpHandles数组指定的所有对象被唤醒时函数返回；若为FALSE，当由lpHandles数组指定的某一个对象被唤醒时函数返回，且由返回值说明是由于哪个对象引起的函数返回。
（4）dwMilliseconds：等待时间，单位为ms。
若该值为0，函数测试对象的状态后立即返回；若为INFINITE，函数一直等待下去，直到接收到一个信号将其唤醒。
返回值：、如果成功返回，其返回值说明是何种事件导致函数返回。
各参数的描述如表2-2所示。
②信号量对象（Semaphore）信号量对象（Semaphore）包括创建信号量（CreateSemaphore（））、打开信号量（OpenSemaphore（））及增加信号量的值（ReleaseSemaphore（））API函数。
1）创建信号量CreateSemaphore（））用于创建一个信号量。
原型：HANDLE CreateSemaphore(LPSECURITY ATTRIBUTES lpSemaphoreAttributes, //安全属性LONG lInitialCount， //信号量对象的初始值LONG lMaximumCount， //信号量的最大值LPCTSTR lpName //信号量名）；参数说明：（1）lpSemaphoreAttributes：指定安全属性，为NULL时，信号量得到一个默认的安全描述符。
（2）lInitialCount：指定信号量对象的初始值。
该值必须大于等于0，小于等于lMaximumCount。
当其值大于0时，信号量被唤醒。
当该函数释放了一个等待该信号量的线程时，lInitialCount值减1，当调用函数ReleaseSemaphore（）时，按其指定的数量加一个值。
（3）lMaximumCount：指出该信号量的最大值，该值必须大于0。
（4）lpName：给出信号量的名字。
返回值：信号量创建成功，将返回该信号量的句柄。
如果给出的信号量名是系统已经存在的信号量，将返回这个已存在信号量的句柄。
如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：Static HANDLE hHandlel= NULL； //定义一个句柄//创建一个信号量，其初始值为0，最大值为5，信号量的名字为“SemphoreNamel”HHandle=CreateSemaphore（NULL，0，5，“SemphoreNamel”）；2）打开信号量OpenSemaphore（）用于打开一个信号量。
原型：HANDLE OpenSemaphore（DWORD dWDesiredAccess， //访问标志BOOL bInheritHandle， //继承标志LPCTSTR lpName //信号量名）；参数说明：（1）dwDesiredAccess：指出打开后要对信号量进行何种访问，如表2-3所示。
表2-3 访问状态（2）bInheritHandle：指出返回的信号量句柄是否可以继承。
（3）lpName：给出信号量的名字。
返回值：信号量打开成功，将返回该号量的句柄；如果失败，系统返回NULL，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：static HANDLE hHandlel= NULL ；//打开一个名为“SemphoreNamel”的信号量，之后可使用ReleaseSemaphore （）函数增加信号量的值hHandlel= OpenSemaphore（SEMAPHORE MODIFY STATE，NULL，“SemphoreNamel”）；3）增加信号量的值ReleaseSemaphore（）用于增加信号量的值。
原型：BOOL ReleaseSemaphore（HANDLE hSemaphore， //信号量对象句柄LONG lReleaseCount， //信号量要增加数值LPLONG lpPreviousCount //信号量要增加数值的地址）；参数说明：（1）hSemaphore：创建或打开信号量时给出的信号量对象句柄。
Windows NT 中建议要使用SEMAPHORE MODIFY STATE访问属性打开该信号量。
（2）IReleaseCount：信号量要增加的数值。
该值必须大于0。
如果增加该值后，大于信号量创建时给出的lMaximumCount值，则增加操作失效，函数返回FALSE。
（3）LpPreviousCounte：接收信号量值的一个32位的变量。
若不需要接收该值，可以指定为NULL。
返回值：如果成功，将返回一个非0值；如果失败，系统返回0，可以调用函数GetLastError（）查询失败的原因。
用法举例：static HANDLE hHandlel= NULL;BOOL rc;Rc= ReleaseSemaphore(hHandlel,l,NULL); //给信号量的值加13、实验内容完成主、子两个线程之间的同步，要求子线程先执行。
在主线程中使用系统调用GreateThread（）创建一个子线程。
主线程创建子线程后进入阻塞状态，直到子线程运行完毕后唤醒主线程。
4、实验要求能正确使用等待对象WaitForSingleObject（）或WaitForMultipleObject（）及信号量对象CreateSemaphore（）、OpenSemaphore（）、ReleaseSemaphore（）等系统调用，进一步理解线程的同步。
5、实验指导具体操作过程：在Microsoft Visual C++ 6.0环境下建立一个MFC支持的控制台工程文件，编写C程序，在程序中使用CreateSemaphore（NULL，0，1，“SemaphoreNamel”）创建一个名为“SemaphoreNamel”的信号量，信号量的初始值为0，之后使用0penSemaphore （SYNCHRONIZE|SEMAPHOSE MODIFY STATE，NULL，“SemaphoreNamel”）打开该信号量，这里访问标志用“SYNCHRONIZE|SEMAPHORE MODIFY STATE”，以便之后可以使用WaitForSingleObject()等待该信号量及使用ReleaseSemaphore（）释放该信号量，然后创建一个子线程，主线程创建子线程后调用WaitForSingleObject（hHandlel，INFINITE），这里等待时间设置为INFINITE表示要一直等待下去，直到该信号量被唤醒为止。
子线程结束，调用ReleaseSemaphore（hHandlel，1，NULL）释放信号量，使信号量的值加1。
6、实验总结该实验完成了主、子线程的同步，主线程创建子线程后，主线程阻塞，让子线程先执行，等子线程执行完毕后，由子线程唤醒主线程。
7、实验展望上面的程序完成了主、子两个线程执行先后顺序的同步关系，思考以下问题。
（1）如何实现多个线程的同步？（2）若允许子线程执行多次后主线程再执行，又如何设置信号量的初值？。