操作系统 课程设计题目及要求

操作系统课程设计目的
本课程设计是计算机科学与技术专业重要核心课的--大型实验课。

通过本课程设计，使学生对操作系统的核心概念和算法有一个透彻的理解，并对系统运行的机制有一个全面的掌握，从而加深理解操作系统的工作原理和实现方法。

课程设计题目
一、用信号量机制解决生产者消费者问题
（有若干生产者和若干消费者共享一个容量为Ｎ的缓冲器，使用信号量机制写出生产者与消费者进程）
1．设父进程创建一个子进程作为生产者，创建两个子进程作为消费者，这三个子进程使用一个共享内存，该共享内存定义为具有5个变量的数组，每个变量表示一个缓冲区，缓冲区号为0～4。

生产者进程依次往缓冲区0～4中写10个数据1～10，两个读进程依次从缓冲区0～4中轮流取出这10个数据。

使用信号量实现进程读写缓冲区的同步和互斥。

分析：
⑴需要创建3个子进程：生产者、消费者A、消费者B；
⑵需要使用3个信号量：empty、full、mutex，分别表示缓冲区是否有空、是否有数和互斥信号量，其初值分别为：5，0，1；
⑶需要2个共享内存：array和get，分别表示多缓冲区数组变量array [0]～[4]、和消费者读缓冲区号的计数get，get计数由两个消费者进程共享，由于生产者只有一个，所以写缓冲区号的计数set不需要使用共享内存。

(4) 3个子进程结束后，由父进程输出两个消费者进程所读出的数据累加和。

2．用P、V操作实现下述问题的解。

桌上用一个盘子，可以放一个水果，父亲总放苹果到盘子上，而母亲总放香蕉到盘子上；一个儿子专等吃盘子上的香蕉；而一个女儿专等吃盘子中的苹果。

设共有10个苹果10个香蕉。

（若有两个缓冲区，程序如何改变）。

二、存储管理
设计一个虚拟存储区和内存工作区，并使用下述算法计算访问命中率。

1、最佳（理想）淘汰算法（OPT）
2、先进先出的算法（FIFO）
3、最近最久未使用算法（LRU）
4、最不经常使用算法（LFU）
5、最近未使用算法（NUR）
命中率＝１－页面失效次数／页地址流长度。

分析：
本实验的程序设计基本上按照实验内容进行。

即首先用srand( )和rand( )函数定义和产生指令序列，然后将指令序列变换成相应的页地址流，并针对不同的算法计算出相应的命中率。

（1）通过随机数产生一个指令序列，共320条指令。

指令的地址按下述原则生成：
A：50%的指令是顺序执行的
B：25%的指令是均匀分布在前地址部分
C：25%的指令是均匀分布在后地址部分
具体的实施方法是：
A：在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m
B：顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令
C：在前地址[0,m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令的地址为m’
D：顺序执行一条指令，其地址为m’+1
E：在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行
F：重复步骤A-E，直到320次指令
（2）将指令序列变换为页地址流
设：页面大小为1K；
用户内存容量4页到10页；
用户虚存容量为32K。

在用户虚存中，按每K存放10条指令排列虚存地址，即320条指令在虚存中的存放方式为：
第0 条-第9 条指令为第0页（对应虚存地址为[0，9]）
第10条-第19条指令为第1页（对应虚存地址为[10，19]）
………………………………
第310条-第319条指令为第31页（对应虚存地址为[310，319]）
按以上方式，用户指令可组成32页。

考核方式要求
小组合作完成题目，每个小组提交1份课程设计报告即可。

成绩分为优、良、中、及格和不及格。

（限3人小组）
主要分为3个部分，考勤40％，系统设计30％，系统实现占30％。

教师可根据学生的个人在团队中的表现上浮或下调其成绩。

课程设计时间进度安排
地点：操作系统实验室
时间：9－26至11－8下午。

其他时间上午小组讨论、编写和修改程序。

10月16日前将系统设计方案提交：xiekai@
11月26日前完成系统调试
11月28日交设计报告
对课程设计报告的要求
1.封皮正确
2.完整描述课程设计的主要内容。

3.详细描述系统设计，系统框架、关键处理流程等。

4.系统和测试的实现，描述关键的数据结构和算法。

5.结果分析
6.总结。