《操作系统课程设计》指导书
《操作系统》课程设计指导书
《操作系统》课程设计指导书Course Work of Operating System本指导书中包含5个题目，每个小组选择一个题目。
小组人数最多为4人，也可以1个人为1组。
上机时间安排为：每周二7~8节在软件实验室。
总学时为“两周”，分散到整个学期完成。
在2004年12月31日（周五）之前上交课程设计报告并拷贝电子文档及源程序到615的机器上。
每个题目的实验提示是互相启发的。
另外实验提示只是提示，你可以有自己的实现方法和理解，但必须在报告中清楚地说明。
你在实现复杂原理时可以也必须做简化假设。
数据结构以你自设的数组或链表居多。
题目一页面置换算法的模拟实现和计算命中率一、课程设计目的通过请求页式管理方式中页面置换算法的模拟设计，了解虚拟存储技术的特点，掌握请求页式存储管理中的页面置换算法。
二、课程设计内容模拟实现OPT、FIFO和LRU算法，并计算命中率。
命中率= 1- 缺页率。
三、实验要求及提示1、首先用随机数生成函数产生“指令”序列（实际上是产生指令将访问的地址序列），然后将指令序列变换成相应的页地址流，再计算不同算法下的命中率。
2、通过随机数产生一个指令序列，共产生400条。
其中50%的指令是顺序执行的（另外50%就是非顺序），且25%的指令分布在前半部地址空间，25%的指令分布在后半部地址空间。
具体的产生方法是：1）在[0，399]之间随机选取一起点m，记录到指令地址流数组中；2）所谓“顺序执行一条指令”，即执行地址为m+1的指令，把m+1记录下来；3）在前半部地址空间，即[0，m+1]中随机选一数，作为新指令地址m’；4）顺序执行一条指令，其地址为m’+1；5）在后半部地址空间[m’+2，399]中随机选一数，作为新指令地址；6）重复步骤1~5，直到产生400个指令地址。
3、将指令地址流变换成页地址（页号）流，简化假设为：1）页面大小为1K；2）用户虚存容量为40K；3）用户内存容量为4页到40页；4）用户虚存中，每K存放10条指令，所以那400条指令访问地址所对应的页地址（页号）流为：指令访问地址为[0，9]的指令为第0页；指令访问地址为[10，19]的指令为第1页；……。
操作系统课程设计指导书
操作系统课程设计指导书计算机工程学院一、课程教学的目标（一）课程性质“操作系统基础”是计算机专业的核心专业课，“操作系统课程设计”是理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法的重要的实践环节。
（二）课程的目的操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。
本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握多道程序设计基本技能。
二、教学内容基本要求及分配学时（一）课程设计的题目基于WINDOWS的多道程序设计（二）设计内容在windows98、windows2000操作系统下，使用的VC、VB、java或C等编程语言，采用多道程序设计技术编写一个游戏软件或解决一个简单的实际问题。
（三）设计的要求（1）经调试后程序能够正常运行，并体现多道程序的特点。
（2）本程序可运行在win98或winNT/2000操作系统下，可安装到任意路径下。
（3）采用多进程或多线程方式运行，尽量体现进程间的同步和互斥关系。
（四）参考软件外观设计参考“大炮打飞机”类的游戏软件。
（五）学时分配（1）基本任务简介、原理讲解 2学时（2）软件设计 4学时（3）上机编程、调试 24学时（4）检查考核 2学时三、主要教学环节（一）设计的步骤（1）需求分析：了解基本原理，确定软件的基本功能，查找相关资料，画出基本的数据流图；（2）总体设计：确定软件的总体结构、模块关系和总体流程；（3）详细设计：确定模块内部的流程和实现算法。
（4）上机编码和调试；（5）实际数据运行测试。
（二）设计的指导与答疑每小班30人，每小班至少配备一名指导教师跟综辅导答疑，解决技术难题。
（三）设计的考评教师根据设计报告、软件的运行演示和学生回答问题的情况评定成绩。
（1）设计报告规范、完整，概念原理论述清楚、软件设计结构合理,独立完成设计，软件运行正常，能够突出表现多道程序运行的特点，回答问题准确明了，可以评为优秀（A）。
操作系统课程设计指导书
操作系统课程设计指导书赵伟华梁红兵刘真2015年4月计算机学院第一章操作系统课程设计的内容与实施方法.............................................................. - 3 -1.1 操作系统课程设计总体要求............................................................................. - 3 -1.2 操作系统课程设计的内容................................................................................. - 3 -1.3 操作系统课程设计实施方案............................................................................. - 3 - 第二章基于DOS的多任务系统的实现........................................................................ - 5 -2.1 设计目的和内容要求......................................................................................... - 5 -2.2 线程描述.......................................................................................................... - 6 -2.3 线程的创建和撤消.......................................................................................... - 8 -2.4 线程调度设计................................................................................................ - 10 -2.5 基本实例程序的实现.................................................................................... - 23 -2.6 线程的阻塞和唤醒........................................................................................ - 26 -2.7 线程的同步与互斥........................................................................................... - 26 -2.8 利用消息缓冲队列通信机制实现线程间通信............................................... - 27 - 第三章简单文件系统的实现.................................................................................... - 32 -3.1 设计目的和内容要求......................................................................................... - 32 -3.2 预备知识............................................................................................................. - 33 -3.3实例系统的设计与实现...................................................................................... - 36 - 第四章：linux进程管理 .................................................................................................. - 47 -4.1 设计目的和内容要求......................................................................................... - 47 -一、设计目的.................................................................................................... - 47 -二、设计内容.................................................................................................... - 47 -三、思考............................................................................................................ - 48 -4.2 Linux基本使用： ............................................................................................ - 48 -一、进入Linux系统和退出Linux系统......................................................... - 48 -二、图形化界面................................................................................................ - 49 -三、常用命令.................................................................................................... - 50 -四、Linux的在线帮助man ............................................................................. - 73 -五、vi和vim编辑器 ....................................................................................... - 75 -六、Linux环境下C编程................................................................................. - 79 -七、gdb调试工具............................................................................................. - 81 -4.3 linux进程控制 ................................................................................................. - 84 -4.4 linux进程通信 ................................................................................................. - 92 -（一）Linux管道通信机制 ............................................................................... - 92 - （二）Linux消息队列通信机制 ....................................................................... - 97 - （三）linux共享内存通信............................................................................... - 104 -4.5 进程/线程同步（信号量）.............................................................................. - 115 -（一）System V信号量 ..................................................................................... - 115 - （二）Posix信号量：........................................................................................ - 115 -操作系统课程设计指导书第一章操作系统课程设计的内容与实施方法1.1 操作系统课程设计总体要求１．遵守机房纪律，服从机房调度。
《操作系统》课程设计说明书
河南城建学院《操作系统》课程设计说明书设计题目：UNIX/Linux文件系统分析专业：计算机科学与技术指导教师：邵国金耿永军陈红军班级：0614082学号：061408261姓名：贠炳森同组人：叶矿辉、陈宇计算机科学与工程系2011年1月7日前言在现在计算机更新如此迅速的时代要学好计算机软件技术，特别是操作系统的学习，不仅要努力学好课本上的基础知识，还要经常在图书馆看些有关这方面的书籍，而更重要的是要有足够的实践经验，也要注重和同学的交流，经常尝试性的做些小的操作系统，对自己技术的提升会有很大的帮助。
同时，学习计算机操作系统技术，除了需要刻苦努力外，还需要掌握软件和操作系统的原理与设计技巧。
如何学习和掌握操作系统技术的原理与实际技巧呢?除了听课和读书之外，最好的方法恐怕就是在实践中练习。
例如，自己设计一个小型操作系统，多使用操作系统，多阅读和分析操作源代码等。
但由于我们的条件和学时有限，在理论学习过程中没有给同学们提供更多的实验机会。
本操作系统课程设计，是给同学提供一个集中实验的机会。
希望同学们通过该设计加深对所学习课程的理解。
本设计是基于课程中学到的UNIX系统调用，使用操作系统环境是Red Hat Linux 9，言语开发环境是Linux的GNU C或C++。
我做的课程设计是：Linux/Unix文件系统分析。
在Linux系统下，使用与文件相关的系统调用实现对物理设备文件的读写，参照Linux系统源代码以及Grub 系统的源代码，对不同介质上的FAT格式文件系统进行分析。
要求在Linux环境下设计出C语言程序，实现以下功能：1)分析UNIX SysV/Linux系统引导记录的作用;2)分析UNIX SysV/Linux的超级块及其结构，并建立相关数据结构，通过编程实现UNIX SysV/Linux文件系统内各部分的定位。
3)至少要实现对给定i节点文件的只读访问目录一．系统环境 (3)1.1硬件环境 (3)1.2软件环境 (3)二．设计目的及要求 (3)三．总体设计 (5)四．详细设计 (6)五．调试与测试 (6)六．设计中遇到的问题及解决方法 (6)七．Linux/Unix文件系统分析源程序清单 (7)7.1 头文件 (7)7.2 示例程序 (10)八．运行结果及分析 (16)8.1 linux文件系统读取 (16)8.2 UNIX文件系统读取 (18)九．心得体会 (19)十．参考文献 (20)Linux/Unix文件系统分析一．系统环境1.1硬件环境cpu为pentium4双线程技术，频率为2.8GHZ，内存为256MB。
操作系统课程设计任务指导书
《操作系统原理》课程设计--进程调度模拟程序一、课程设计目的《操作系统原理》是计算机科学与技术专业的一门专业核心课程，也是研究生入学考试中计算机专业综合中所涉及的内容。
该课程理论性强，纯粹的理论学习相对枯燥乏味，不易理解。
通过课程设计，可加强学生对原理知识的理解。
二、课程设计的任务和要求本次课程设计的题目是，时间片轮转调度算法的模拟实现。
要求在充分理解时间片轮转调度算法原理的基础上，编写一个可视化的算法模拟程序。
具体任务如下：1、根据需要，合理设计PCB（进程控制块）结构，以适用于时间片轮转调度算法；2、设计模拟指令格式，并以文件形式存储，程序能够读取文件并自动生成指令序列。
3、根据文件内容，建立模拟进程队列，并能采用时间片轮转调度算法对模拟进程进行调度。
任务要求：1、进程的个数，进程的内容（即进程的功能序列）来源于一个进程序列描述文件。
2、需将调度过程输出到一个运行日志文件。
3、开发平台及语言不限。
4、要求设计一个Windows可视化应用程序。
三、模拟程序的描述：模拟指令的格式：操作命令+操作时间● C ：表示在CPU上计算●I ：表示输入●O ：表示输出●W ：表示等待●H ：表示进程结束操作时间代表该操作命令要执行多长时间。
这里假设I/O设备的数量没有限制，I和O设备都只有一类。
I，O，W三条指令实际上是不占有CPU的，执行这三条指令就应该将进程放入对应的等待队列（输入等待队列，输出等待队列，其他等待队列）。
例如，有一虚拟程序文件prc.txt描述如下：P1C10 // 在CPU上运算10个时间单位I20 // 输入，占用20个时间单位C40 // 在CPU上运算40个时间单位I30 // 输入，占用30个时间单位C20 // 在CPU上运算20个时间单位O30 // 输出，占用30个时间单位H00 // 进程结束P2I10C50O20H00P3C10I20W20 // 等待20个时间单位C40O10H00................四、实验报告要求除了编程实现设计的要求，在运行调试完成后，要书写出课程设计报告，总结归纳课设的各个方面，锻炼自己实践和总结报告的能力。
操作系统课程设计实验指导书
《操作系统课程设计实验指导书》一、课程设计目的和意义了解掌握银行家算法，学会模拟实现资源分配，同时有要求编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生二、题目：银行家算法设计设计要求：编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。
设进程I提出请求Request[N]，则银行家算法按如下规则进行判断。
(1)如果Request[N]<=NEED[I，N]，则转(2)；否则，出错。
(2)如果Request[N]<=AVAILABLE，则转(3)；否则，出错。
(3)系统试探分配资源，修改相关数据：AVAILABLE=AVAILABLE-REQUESTALLOCATION=ALLOCATION+REQUESTNEED=NEED-REQUEST(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
设计技术参数：假设有n个进程m类资源，则有如下数据结构：可利用资源向量Available。
这是一个含有m个元素的数组，其中的每一个元素代表一类可利用的资源数目，其初始值是系统中所配置的该类全部可用资源的数目，其数值随该类资源的分配和回收而动态地改变。
Available[j]=K，则表示系统中现有Rj 类资源K个。
最大需求矩阵Max。
这是一个n*m的矩阵，它定义了系统中n个进程中的每一个进程对m类资源的最大需求。
如果Max[i，j]=K，则表示进程i需要Rj类资源的最大数目为K。
分配矩阵Allocation。
这也是一个n*m的矩阵，它定义了系统中每一类资源当前已分配给每一进程的资源数。
如果Allocation[i，j]=K，则表示进程i当前已分得Rj类资源的数目为K。
需求矩阵Need。
这也是一个n*m的矩阵，用以表示每一个进程尚需的各类资源数。
如果Need[i,j]=K，则表示进程i还需要Rj类资源K个，方能完成其任务。
【精品】杭电赵伟_华操作系统课程设计指导书
操作系统实验和课程设计总要求１．遵守机房纪律，服从机房调度。
２．实验与课程设计的设计和上机调试要求独立完成，不能拷贝。
３．上机前，努力准备上机内容，并预先作一些情况分析。
４．仔细观察上机时出现的各种现象，记录上机的结果。
５．认真书写实验和课程设计报告。
报告中应包括：实验和课程设计的目的及要求、程序的设计思想及框图、程序的调试中遇到的问题的分析、程序的清单和结果分析以及程序的不足之处及修改方案。
程序要带注释。
1实验一使用动态优先数的进程调度算法的模拟一．目的通过这一实验加深对进程、进程控制块和进程调度的理解，并通过动态优先数算法加深对进程调度算法的理解。
二．要求１．用Ｃ语言来实现有Ｎ（假设Ｎ为５）个进程的进程调度算法。
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：（１）进程标识数id：整型（０－－Ｎ－１）。
（２）进程优先数priority：整型（优先数越大的进程，优先权越高）。
（３）进程已占用的ＣＰＵ时间cputime：整型（初值为０）。
（４）进程还需占用的ＣＰＵ时间alltime ：整型（进程运行完毕时变为０）。
（５）进程的阻塞时间startblock：整型（即当进程再运行startblock个时间片后，进程将进入阻塞状态。
）（６）进程被阻塞的时间blocktime：整型（即已阻塞的进程再等待blocktime个时间片后，将转换成就绪态。
）（７）进程状态state：整型（0--finished；1--running；2--ready ；3--blocked）。
（８）队列指针next：指向ＰＣＢ结构的指针，用来将ＰＣＢ排成队列。
３．优先数改变的原则：（１）进程在就绪队列中呆一个时间片，优先数增加１。
（２）进程每运行一个时间片，优先数减３。
４．为了清楚地观察诸进程的调度过程，程序应将每个时间片内的进程的情况显示出来，参照的具体格式如下：RUNNING PROG: iREADY_QUEUE: ->id1->id2BLOCK_QUEUE: ->id3->1d4=============================================ID 0 1 2 3 4PRIORITY P0 P1 P2 P3 P4CPUTIME C0 C1 C2 C3 C4ALLTIME A0 A1 A2 A3 A4STARTBLOCK T0 T1 T2 T3 T4BLOCKTIME B0 B1 B2 B3 B4STATE S0 S1 S2 S3 S42三．初始值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四．备注以上所有时间都以时间片为单位，并假设Ｎ个进程都是在开始调度时同时到达的。
指导书《操作系统课程设计》
三、课程设计基本步骤及进度安排
1. 学生分组（建议1-2人一组）、了解课程要求及熟悉任务一。（第9周）
2. 完成任务一的程序设计、编写与测试工作。（第10周）
3. 开始任务二的程序设计工作。（第11周）
4. 完成任务二的程序设计、编写与测试工作。（第12周）
5. 开始任务三的程序设计工作。（第13周）
课时4个学时。
任务二：程序模拟存储管理之“伙伴系统”算法
设计与编写程序实现动态内存管理之“伙伴系统”算法。初始内存的大小（必须是2 的幂）、申请内存的进程大小及次序等数据放在文本文件中。对于给定的输入文件，输 出进程申请与退出每步的内存分配状态。
课时4个学时。
任务三：老化算法模拟分页系统
设计与编写程序使用老化算法模拟一个分页系统。页面访问序列从文件（文本文 件）中读取。对于一个给定的输入文件，列出每1000个内存访问中发生缺页中断的数
设计内容：
1. 分析并执行“生产者-消费者问题” 示例演示程序（源代码清单：1-1）。
演示程序执行步骤：
1) 以“记事本”程序创建 pc.txt 文件，文件内容为：
其中，第 1 列为线程序号，第 2 列为线程类型（生产者还是消费者线程），第 3 列为等待时间， 第 4 列为运行时间。
2) 将文件 pc.txt 放在 C 盘根目录下 3) 运行生产程序，结果如下：
北理珠“操作系统”课题组
《操作系统课程设计指导书》
任务四：使用工具分析 Windows 之 NTFS 文件系统
2012-11
设计内容：
1. 学习 WinHex 工具软件的使用；
2. 利用 WinHex 工具对根目录下的文件进行删除、隐蔽、恢复、属性修改
及寻找其数据的存储位置；
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设计目的:使学生熟悉存贮器管理系统的工作原理及设计方法;加深对所学各种存贮器管理方案的理解；
设计要求：要求采用一些常用的存贮器分配算法，设计一个存贮器管理模拟系统并调试运行。模拟环境应尽量接近真实。
设计四 SPOOＬing系统设计
设计目的:通过设计一个简单的SPOOLinｇ系统来模拟实际的ＳPOOLiｎg输入/输出过程,以掌握这种有用的技术。
设计要求:
⑴设计一个支持ｎ个用户的文件系统，每个用户可拥有多个文件；
⑵采用二级或二级以上的多级文件目录管理;
⑶对文件应设置存取控制保护方式，如“只能执行”、“允许读”、“允许写”等;
⑷系统的外部特征应接近于真实系统，可设置下述文件操作命令：建立文件、打开文件、关闭文件、删除文件、读文件、写文件、复制文件、查询目录。
1、课程设计的基本思想，系统的总体结构和各子模块的功能说明；
２、课程设计有关算法的描述,并画出有关算法流程图；
3、源程序中核心代码的说明。源代码要求在关键的位置有注释,增加程序的可读性。程序结构和变量等命名必须符合有关软件开发的技术规范（参见有关文献)。
4、本课程设计的个人总结,主要包括以下内容：
《操作系统课程设计》指导书
———————————————————————————————— 作者：
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ﻩ
操作系统课程设计指导书
李晓东 编
电子与信息工程学院计算机系
2012-9
ﻬ一、课程设计的目的和意义
本课程设计是学生在学完了《操作系统》课程后,培养学生程序设计能力的一个重要教学环节。课程设计为学生提供了一个动手、动脑并独立实践的机会，有助于学生将教材的理论知识和实践相结合，从而锻炼学生分析问题、解决问题的能力，提高学生实际编写程序的能力,为学生学习计算机专业的后续课程打下良好基础。
3、通过实际操作系统的分析设计、编程调试，掌握系统软件的分析方法和工程设计方法。
4、能够按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计和实验结果、正确绘制系统和程序框图。
５、通过课程设计,培养学生严谨的科学态度,严肃认真的工作作风，和团队协作精神。
具体要求:
1.认真阅读本课程设计指导书，明确课程设计的目的、意义和要求；
1)命令解释器
2)列目录命令
3)显示时间命令
4)显示日期命令
5)回显字符串命令
6)创建目录命令
7)删除目录命令
8)更改路径命令
9)显示当前工作目录命令
10)删除文件命令
11)打印文本命令
显示版本命令
15)显示目录结构命令
16)清除当前显示内容命令等
上述内容中,所有命令通过命令解释器能够执行,即启动命令解释器以后，输入相应命令，按照输入指令执行相应功能,并在屏幕上显示相应结果。
⑸通过键盘（或鼠标)使用该文件系统,系统应显示操作命令的执行结果。
四、课程设计应提交的文档资料
本课程设计要求按照学校有关规范的要求完成，在课程设计完成后需要提交的成果和有关文档资料包括课程设计的说明书,课程设计有关源程序及可运行程序(含运行环境)。其中课程设计说明书的格式按学校规范(见附件１），其内容不能过于简单,必须包括的内容有:
3.培养学生严谨的工作作风,提倡互相学习培养团队精神;
4.提高学生独立设计、独立调试程序的能力;
5.初步养成良好的系统软件分析和设计能力,形成良好的编程风格。
二、本课程设计有关要求
基本要求：
1、巩固和加深对操作系统原理的理解,提高综合运用本课程所学知识的能力。
２、培养学生选用参考书,查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考、深入研究、分析问题、解决问题以及团队协作能力。
2.根据要求完成课程设计的系统开发和调试任务,提供可运行的课程设计系统,参加上机面试答辩。
3．根据学校有关格式要求，完成本课程设计的课程设计说明书。(必须绘制系统工作原理图及算法流程图）
重点:
本设计的重点是要求根据任务要求，确定操作系统有关算法并加以实现，注重实际应用能力的培养。
三、本课程设计的内容和题目
本课程设计的主要内容为：根据自己的实际情况和能力，实现操作系统各主要功能模块并组合成模拟系统。主要模块如实现计算机操作系统中的进程调度功能模块,存储管理或文件管理等模块。
设计一 操作系统命令接口设计
设计目的:通过设计一些简单的操作系统的命令接口，使学生掌握操作系统接口的设计方法。
设计要求：学生在熟悉操作系统的命令接口及程序接口的基础上,利用C语言、ＤOＳ中断中2１H与屏幕显示相关的中断调用实现的以下命令接口。包括:
设计二 进程管理系统设计
设计目的：加深对进程概念及进程管理各部分内容的理解;熟悉进程管理中主要数据结构的设计及进程调度算法、进程控制机构、同步机构及通讯机构的实施。
设计要求：要求设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统。该系统包括有简单的进程控制、同步与通讯机构，其进程调度算法可任意选择。每个进程用一个PCB表示,其内容根据具体情况设置。各进程之间有一定的同步关系(可选）。系统在运行过程中应能显示或打印各进程的状态及有关参数的变化情况，以便观察诸进程的运行过程及系统的管理过程。
设计要求：要求将SPOOＬinｇ输入/输出处理程序编成一个独立的进程模块并与其它请求输入/输出的进程并发运行。SPＯOLing进程负责把从输入设备读入的信息送到外存输入井中,或把外存输出井中的信息送到打印机等输出设备上输出。其余进程只要求编写输入／输出部分的程序。
设计五 文件管理系统设计
设计目的：通过设计和调试一个简单的文件系统，主要是模拟文件操作命令的执行,来模拟文件管理，使学生对主要文件操作命令的实质和执行过程有比较深入的了解,掌握它们的基本实施方法。
本课程设计要求对操作系统的分析以加深对计算机硬件结构和系统软件的认识，初步掌握操作系统组成模块和应用接口的使用方法,提高进行工程设计和系统分析的能力,为毕业设计和以后的工程实践打下良好的基础。
本课程设计的主要目的:
１．熟悉并巩固《操作系统》的基本概念和基本理论,加强对操作系统有关原理的理解;
2.培养学生自主学习、独立思考的能力，学会查找资料并善于分析资料的能力；