实用操作系统教学大纲-厦门大学国家示范性软件学院

厦门大学实验教学大纲

课程编号：TX13 课程类型：学科通修课程

课程名称：实用操作系统课程英文名称：Applied Operating Systems

课程总学时：64 实验学时：16

总学分：3

适用对象：软件学院软件工程专业

先修课程：计算机硬件基础

实验指导教材及参考书：

《操作系统实验指导》，徐虹何嘉等编著，清华大学出版社，2004年

主要仪器设备：计算机及Windows 和Unix 操作系统

一、课程性质、目的和任务

操作系统作为计算机专业的一门专业基础课，是计算机专业的核心课程之一，学好与否直接关系到学生是否能更好地学习后续课程。通过本课程的学习，使学生掌握操作系统设计所遵循的基本原理，基本方法，建立多道程序设计环境下的并行程序设计的思维方式。此外，操作系统用到的各种算法也是学生加强算法锻炼的好机会，对日后从事系统开发方面的工作有直接的借鉴作用。

二、教学基本要求

本门实验课程是对《实用操作系统》课堂教学的一个重要补充，与理论学习起着相辅相成的作用，是实施《实用操作系统》教导的一个重要组成部分。通过实验（设计）使学生加强对操作系统原理的理解，深入而直观地理解操作系统使用的各类算法，提高学生自适应能力，为将来使用各类新出现的操作系统打下良好的基础。

三、教学内容及要求

实验1 进程管理

【实验要求】

掌握子进程的创建、父子进程的通信及其原理。

【实验内容】

●熟悉linux环境的基本使用命令，熟悉使用vi、gdb、gcc等编程工具或软件

●使用系统调用fork（）创建两个子进程，父进程、子进程并发执行，输出并发执行的消息，

如：

父进程正在执行…..

子进程1正在执行…..

子进程2正在执行…..

一段时间后，父进程杀死子进程，然后结束自己的进程，分别显示：

子进程1被父进程杀死

子进程2被父进程杀死

父进程结束

实验2 使用信号量实现进程互斥与同步

【实验要求】

掌握使用信号量实现进程互斥与同步的方法，独立地编写和调生产者与消费者、读者与写者问题的解决程序。

【实验内容】

●使用信号量实现有限缓冲区的生产者和消费者问题

●使用信号量实现读进程具有优先权的读者和写者问题

实验3 死锁和预防

【实验要求】

加深对银行家算法的理解。

【实验内容】

给出进程需求矩阵C、资源向量R以及一个进程的申请序列。

使用进程启动拒绝和资源分配拒绝（银行家算法）模拟该进程组的执行情况。要求：

●初始状态没有进程启动

●计算每次进程申请是否分配？如：计算出预分配后的状态情况（安全状态、不安全状

态），如果是安全状态，输出安全序列。

●每次进程申请被允许后，输出资源分配矩阵A和可用资源向量V。

●每次申请情况应可单步查看，如：输入一个空格，继续下个申请

实验4 内存管理

【实验要求】

使学生熟悉存储器管理系统的设计方法，加深对所学各种内存管理方案的了解。

【实验内容】

随机给出一个页面执行序列，如：1,5,3,4,2,1,3,4,5,7,9,…….。要求计算以下几种置换算法的缺页数、缺页率和命中率。

●最佳置换算法OPT（Optimal）

●先进先出算法FIFO（First In First Out）

●最近最少使用算法LRU（Least Recently Used）

实验5 处理器调度（3学时）（第14周周二、第14周四）

【实验要求】

熟悉使用各种单处理器调度（短程调度）的各种算法。

【实验内容】

随机给出一个进程调度实例，如：

进程到达时间服务时间

A 0 3

B 2 6

C 4 4

D 6 5

E 8 2

模拟进程调度，给出按照算法先来先服务FCFS、轮转RR（q=1）、最短进程优先SPN、最短剩余时间SRT、最高响应比优先HRRN进行调度各进程的完成时间、周转时间、响应比的值。

实验6文件管理

【实验要求】

熟悉二级存储管理中的文件分配策略。

【实验内容】

给出一个磁盘块序列：1、2、3、……、500，初始状态所有块为空的，每块的大小为2k。选

择使用位表、链式空闲区、索引和空闲块列表四种算法之一来管理空闲块。对于基于块的索引分配执行以下步骤：

（1）随机生成2k-10k的文件50个，文件名为1.txt、2.txt、……、50.txt，按照上述算法存储到模拟磁盘中。

（2）删除奇数.txt（1.txt、3.txt、……、49.txt）文件

（3）新创建5个文件（A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt），大小为：7k、5k、2k、9k、3.5k，按照与（1）相同的算法存储到模拟磁盘中。

（4）给出文件A.txt、B.txt、C.txt、D.txt、E.txt的文件分配表和空闲区块的状态。

四、学时分配

五、考核方式

上机实验成绩的考核，以上机实验过程、实验结果检查和实验报告的完成情况为考核依据，成绩分优、良、中、及格和不及格五等。

大纲编制人：吴清强