计算机操作系统课程设计
操作系统课程设计
操作系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解操作系统的基本概念、功能、类型和结构，掌握操作系统的五大核心功能模块（处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口）；2. 掌握操作系统的发展历程、主要操作系统（如Windows、Linux、Mac OS）的特点及应用场景；3. 了解操作系统的设计与实现原理，包括进程管理、内存管理、设备管理、文件系统等关键技术；4. 学会使用操作系统提供的命令行或图形界面进行基本的系统操作与维护。
技能目标：1. 培养学生对操作系统的实际操作能力，能够熟练使用至少一种操作系统进行日常管理与维护；2. 培养学生运用操作系统原理解决实际问题的能力，如分析系统性能、诊断故障、优化配置等；3. 提高学生的编程能力，使其能够编写简单的系统程序或脚本，实现特定功能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统的兴趣，激发学生学习计算机科学的热情；2. 培养学生的团队合作意识，使其在讨论、分析、解决问题的过程中学会倾听、交流、协作；3. 培养学生具备良好的信息素养，关注操作系统领域的最新发展，增强信息安全意识。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业（或相关领域）的必修课，具有较强的理论性和实践性。
学生特点：学生已具备一定的计算机基础知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但可能对操作系统原理的理解和应用尚有不足。
教学要求：注重理论与实践相结合，以案例驱动、任务导向的方式进行教学，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握操作系统的基本原理，提高实际应用水平，为后续专业课程学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的基本概念、功能、类型，比较不同操作系统的特点，分析操作系统的发展趋势。
教材章节：第一章 操作系统概述2. 进程与线程管理：讲解进程与线程的概念、状态与转换，进程调度算法，同步与互斥，死锁与饥饿问题。
教材章节：第二章 进程管理3. 存储管理：介绍内存分配与回收策略，虚拟内存技术，页面置换算法，内存保护机制。
《操作系统》课程设计
《操作系统》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握操作系统的基本概念，包括进程、线程、内存管理、文件系统等核心知识；2. 了解操作系统的历史发展，掌握不同类型操作系统的特点及使用场景；3. 掌握操作系统的性能评价方法和常用的调度算法。
技能目标：1. 培养学生运用操作系统知识解决实际问题的能力，如分析系统性能瓶颈、优化系统资源分配等；2. 培养学生具备基本的操作系统编程能力，如进程创建、线程同步、文件操作等；3. 提高学生的团队协作能力和沟通能力，通过小组讨论和项目实践，学会共同解决问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对操作系统学科的兴趣，激发学生的学习热情，使其形成积极向上的学习态度；2. 培养学生具备良好的信息素养，尊重知识产权，遵循法律法规；3. 培养学生的创新精神和批判性思维，敢于质疑、勇于探索，形成独立思考的能力。
课程性质：本课程为计算机科学与技术专业的核心课程，旨在让学生掌握操作系统的基本原理和实现方法，提高学生的系统分析和编程能力。
学生特点：学生具备一定的编程基础和计算机系统知识，具有较强的逻辑思维能力和动手实践能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，通过案例分析和项目实践，帮助学生将所学知识内化为具体的学习成果。
在教学过程中，关注学生的学习进度和反馈，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 操作系统概述：介绍操作系统的定义、发展历程、功能、类型及特点，对应教材第一章内容。
- 操作系统的起源与发展- 操作系统的功能与类型- 操作系统的主要特点2. 进程与线程：讲解进程与线程的概念、状态、调度算法，对应教材第二章内容。
- 进程与线程的定义与区别- 进程状态与转换- 进程调度算法3. 内存管理：分析内存管理的基本原理、策略和技术，对应教材第三章内容。
- 内存分配与回收策略- 虚拟内存技术- 页面置换算法4. 文件系统：介绍文件系统的基本概念、结构、存储原理，对应教材第四章内容。
计算机操作系统课程设计教学大纲
《计算机操作系统》课程设计教学大纲课程编号：08120070课程名称：计算机操作系统/Computer Operating System课程总学时/学分：56/3.5（其中理论46学时，实验10学时课程设计时间/学分：1周/1学分适用专业：计算机科学与技术一、设计任务及目的《计算机操作系统》课程是计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课，“计算机操作系统课程设计”的目的是在学生学习了《计算机操作系统》课程之后理论联系实践，一方面延续《计算机操作系统》课程实验的要求，进一步加深与巩固学生对计算机操作系统中概念、基本原理、算法的理解和掌握，培养学生对计算机常用操作系统的操作能力；另一方面通过本环节加强培养学生分析、修改和设计操作系统的能力。
期望达到学为所用，并且能进一步提高使用计算机和编程能力。
二、课程设计的基本要求1、了解所选择开发环境的调试功能，掌握跟踪，修改错误的技巧。
2、能根据实际问题选择数据结构，清淅的描述算法。
3、培养良好的编程风格。
4、撰写课程设计报告，按格式要求写出完整的、规范的报告并打印，其中模块图、流程图要清楚规范，特别要求学生独立完成。
三、设计需运用的基本理论设计需运用计算机系统知识、操作系统基本概念、进程管理、存储管理技术、I/O管理技术、文件管理、高级语言程序设计、数据结构等内容。
四、课程设计内容与时间安排1、设计内容：可以选择下面提供的参考选题，也可以自选，如果自选，需要将自选题，目的详细内容以及实现要求提供给老师，老师批准后方可采用。
课题一：进程管理演示设计目的：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。
设计内容：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（优先级调度，时间片轮转，短进程优先中的一种）。
每个进程用一个PCB表示，其内容根据具体情况设置。
计算机操作系统课程设计
计算机操作系统课程设计计算机操作系统，作为计算机科学领域中的核心课程，对于理解计算机系统的运行原理和提升编程能力具有至关重要的作用。
在这门课程的设计中，我们需要综合考虑理论知识的传授、实践能力的培养以及学生对操作系统整体概念的建立。
首先，让我们来谈谈课程的目标。
计算机操作系统课程的主要目标是让学生深入理解操作系统的基本概念、原理和功能，包括进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等。
通过学习这门课程，学生应该能够掌握操作系统的工作机制，学会如何优化系统性能，并且能够运用所学知识解决实际的系统设计和编程问题。
在理论教学方面，课程内容应该清晰地阐述操作系统的各个核心组成部分。
以进程管理为例，学生需要了解进程的定义、状态转换、进程同步与互斥等概念。
通过详细讲解经典的进程调度算法，如先来先服务、短作业优先、时间片轮转等，让学生明白如何合理分配系统资源以提高系统的效率。
对于内存管理，要讲解内存分配算法、虚拟内存的原理以及页面置换算法等重要内容，使学生理解内存的有效利用和管理方法。
文件系统也是操作系统中的关键部分。
学生需要学习文件的组织方式、目录结构、文件的读写操作以及文件的保护和共享机制。
同时，了解不同类型的文件系统，如 FAT、NTFS 等，以及它们的特点和适用场景。
设备管理方面，要涵盖设备的分类、设备驱动程序的工作原理、I/O 控制方式等知识。
让学生明白如何有效地管理计算机系统中的各种输入输出设备，以提高设备的利用率和系统的整体性能。
实践教学在这门课程中同样不可或缺。
通过实验课程，学生能够亲身体验操作系统的实际运行和操作。
例如，可以安排学生进行进程调度算法的模拟实现，让他们通过编程来直观地感受不同算法对系统性能的影响。
在内存管理方面，可以让学生设计简单的内存分配和回收算法，并进行性能测试和比较。
对于文件系统，学生可以动手实现一个简单的文件系统，包括文件的创建、删除、读写等操作。
在设备管理的实践中，可以让学生编写设备驱动程序或者进行 I/O 性能优化的实验。
操作系统课程设计报告进程调度
前言操作系统（Operating System, 简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源旳计算机程序, 是直接运营在“裸机”上旳最基本旳系统软件, 任何其他软件都必须在操作系统旳支持下才干运营。
操作系统是顾客和计算机旳接口, 同步也是计算机硬件和其他软件旳接口。
操作系统旳功能涉及管理计算机系统旳硬件、软件及数据资源, 控制程序运营, 改善人机界面, 为其他应用软件提供支持, 让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用, 提供多种形式旳顾客界面, 使顾客有一种好旳工作环境, 为其他软件旳开发提供必要旳服务和相应旳接口等。
事实上, 顾客是不用接触操作系统旳, 操作系统管理着计算机硬件资源, 同步按照应用程序旳资源祈求, 分派资源, 如: 划分CPU时间, 内存空间旳开辟, 调用打印机等。
操作系统旳重要功能是资源管理, 程序控制和人机交互等。
计算机系统旳资源可分为设备资源和信息资源两大类。
设备资源指旳是构成计算机旳硬件设备, 如中央解决器, 主存储器, 磁盘存储器, 打印机, 磁带存储器, 显示屏, 键盘输入设备和鼠标等。
信息资源指旳是寄存于计算机内旳多种数据, 如系统软件和应用软件等。
操作系统位于底层硬件与顾客之间, 是两者沟通旳桥梁。
顾客可以通过操作系统旳顾客界面, 输入命令。
操作系统则对命令进行解释, 驱动硬件设备, 实现顾客规定。
本次课程设计我们将对上学期所学旳知识进行系统旳应用, 而达到巩固知识旳作用目录1问题概述 (2)2需求分析 (2)3 概要设计 (2)3.1重要功能 (2)3.2 模块功能构造 (3)3.3 软硬件环境 (3)3.4数据构造设计 (3)4 具体设计 (4)4.1“先来先服务（FCFS）调度算法” (4)4.2“短进程调度算法（SPF）” (7)4.3“高响应比优先调度算法” (10)4.4“优先级调度（非抢占式）算法” (13)5 系统测试及调试 (15)5.1测试 (15)5.2调试过程中遇到旳问题 (16)6 心得体会 (17)7 参照文献 (18)8 附录 (19)1问题概述编写一种进程调度程序, 容许多种进程并发执行。
操作系统课程设计Linux
操作系统课程设计Linux一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握Linux操作系统的核心概念、原理和应用技能。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解操作系统的基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统和输入/输出系统。
2.掌握Linux操作系统的安装、配置和管理方法。
3.熟练使用Linux命令行界面，进行日常操作和系统管理。
4.掌握Linux常用命令、 shell脚本编写和系统监控工具的使用。
5.了解Linux操作系统在服务器、嵌入式设备和云计算等领域的应用。
二、教学内容本课程的教学内容分为五个部分：1.操作系统概述：介绍操作系统的定义、功能和分类，以及Linux操作系统的历史和发展。
2.进程管理：讲解进程的基本概念、进程控制、进程同步和互斥、死锁及其解决方法。
3.内存管理：介绍内存分配与回收策略、内存保护、虚拟内存和分页分段机制。
4.文件系统：讲解文件和目录结构、文件访问控制、文件系统性能优化和磁盘空间分配策略。
5.输入/输出系统：介绍I/O设备管理、中断和DMA机制、设备驱动程序和I/O调度策略。
三、教学方法本课程采用多种教学方法相结合的方式，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：教师讲解操作系统的核心概念和原理，引导学生掌握基本知识。
2.讨论法：学生针对实际案例和问题进行讨论，培养学生的思考和分析能力。
3.案例分析法：分析Linux操作系统的实际应用案例，使学生了解操作系统的应用场景。
4.实验法：安排实验室课时，让学生亲自动手进行系统安装、配置和调试，提高学生的实践能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括：1.教材：选用权威、实用的Linux操作系统教材，如《Linux操作系统原理与应用》。
2.参考书：提供相关的学术论文、技术博客和在线文档，供学生拓展阅读。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频和演示文稿，辅助学生理解和记忆。
4.实验设备：提供Linux服务器、虚拟机和实验室环境，让学生进行实际操作。
操作系统内核课程设计
操作系统内核课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解操作系统内核的基本概念、结构和功能，掌握操作系统的进程管理、内存管理、文件系统等核心模块的工作原理。
2. 使学生掌握操作系统内核编程的基本方法，学会使用相关工具和接口进行系统调用和驱动程序开发。
3. 帮助学生了解操作系统安全性、稳定性的重要性，掌握基本的系统调试和优化技巧。
技能目标：1. 培养学生具备分析操作系统内核源代码的能力，能够阅读和理解常见的操作系统内核模块。
2. 培养学生具备设计、编写和调试简单的操作系统内核模块的能力，能够实现特定功能并进行性能优化。
3. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力，能够针对具体场景提出合理的操作系统内核设计方案。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱操作系统内核技术，树立积极探索、持续学习的信念。
2. 培养学生的团队协作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题，形成良好的沟通与协作能力。
3. 引导学生关注操作系统内核技术的发展趋势，认识到技术进步对社会发展的重要性，树立社会责任感。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课。
在教学过程中，需充分考虑学生的认知特点，注重理论与实践相结合，引导学生主动探究、动手实践。
通过本课程的学习，期望学生能够掌握操作系统内核的基本知识和技能，为未来从事相关领域的研究和工作打下坚实基础。
二、教学内容本课程教学内容围绕以下三个方面展开：1. 操作系统内核基础理论- 深入讲解操作系统内核的基本概念、结构、功能和设计原理。
- 分析进程管理、内存管理、文件系统、设备管理等核心模块的工作机制。
2. 操作系统内核编程实践- 介绍操作系统内核编程的基本方法，包括系统调用、驱动程序开发等。
- 结合教材示例，指导学生阅读和分析操作系统内核源代码。
教学大纲安排：1）第1-4周：操作系统内核基础理论2）第5-8周：进程管理、内存管理编程实践3）第9-12周：文件系统、设备管理编程实践3. 操作系统内核优化与调试- 讲解操作系统内核安全性、稳定性方面的知识，分析常见漏洞和防护措施。
操作系统课程设计报告
实践课设计报告课程名称操作系统课程设计模拟设计内存管理中的地址题目转换（动态分区、页式十进制）学院班级学号姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 模拟设计内存管理中的地址转换（动态分区、页式十进制）初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解动态分区、页式、段式和段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．下列内部存储器管理中地址转换，在完成指定存储管理技术中的地址转换基础上还可以选择其它内部存储器管理中的地址转换进行模拟设计并实现：⑴动态分区方案，用最先适用算法对作业实施内存分配，然后把作业地址空间的某一逻辑地址转换成相应的物理地址。
能够处理以下的情形：输入某一逻辑地址，程序能判断地址的合法性，如果合法，计算并输出相应的物理地址。
如果不能计算出相应的物理地址，说明原因。
⑵页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十进制表示。
⑶页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（八进制）。
能够处理以下的情形：输入某一八进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用八进制表示。
⑷页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十六进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十六进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十六进制表示。
⑸段式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
能够处理以下的情形：指定内存的大小，进程的个数，每个进程的段数及段大小；能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。
⑹段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
27 27 1
28 28 2
29 29 -1
300 3300 -1-1 31 31 -1
pn pfn next
空闲物理页框
Busypf_hea d
60
3^
freefp_head
27 1 28 2 ^
第三次分配
Busypf_tail
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 2 -1-1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1
……
语句可用来产生a[0]与a[1]中的随机数。
整个算法的思想
见下页
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 -1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1
页 66 6 6-1 -1 表 7 7 -1 结 …… … 构
27 27 -1
28 28 -1
29 29 -1
30 30 -1 31 31 -1
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（对应许存地址为[10，19]）；
……. 第310条-第319条指令为第31页（对应许存地址为[310，319]）； 按以上方式，用户指令可组成32页。
（3） 计算并输出下述各种算法在不同内存容量下的命中率 。 ① 先进先出的算法（FIFO）；
页 6 6 -1 表 7 7 -1 结 …… … 构
27 27 1
28 28 2
29 29 -1
30 30 3 31 31 -1
pn pfn next
Busypf_hea d 27 1
28 2 30 3 ^
空闲物理页框 6 0^ ^
页 6 60 表 7 7 -1 结 …… … 构
27 27 1
28 28 2
29 29 -1
30 30 3 31 31 -1
pn pfn next
空闲物理页框
Busypf_hea d
60
^
freefp_head
27 1 28 2 30 3 ^
第四次分配 第五次分配
Busypf_tail
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 2 -1-1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1
PCBi ∧
PCBj
PCBj＋1
PCBj＋1 ∧
阻塞队列
PCBk
PCBk＋1
PCBk＋1 ∧
现代操作系统中进程状态表示方法:
就绪队列1
就绪队列2
...
就绪队列n
接收进程 事件1发生
超时
事件2发生
...
事件m发生
处理机 等待事件1 等事件2 等事件m
终止进程
① PCB进程控制块 ② 其中包括参数①进程名name；②要求运行时间 runtime；③
页面失效次数 命中率= 1- ————————
页地址流长度
在本次实验中，页地址长度为，页面失效次数为每次访 问相应指令时，该指令所对应的页不在内存的次数。
3．随机数产生办法 关于随机数产生法，系统提供函数srand()和 rand()，分别进行初始化和产生随机数。例如： srand()；语句可初始化一个随机数； a[0]=rand()%320； a[1]=rand()%a[0]； S= a[1]+ rand()%(a[0]- a[1])
pn pfn next
0
空闲物理页框
1
2
freefp_head
3^
pn表示页号；
pfn表示有效位，当页帧不 在内存时为－1，否则为指 向其内存地址。
初始状态
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 -1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1
页 6 60 表 7 7 -1 结 …… … 构
计算机操作系统课程设计
文志强
计算机与通信学院
课程设计内容
任务1 进程管理演示 任务2 存储管理系统设计 任务3 编程序模拟银行家算法 任务4 磁盘调度算法的实现与分析 任务5 文件系统演示
任务1 进程管理演示
课程设计内容
设计一个允许n个进程并发运行的进程管理模拟系统。
运行队列 就绪队列
m’； ④ 顺序执行一条指令，其地址为m’+1; ⑤ 在后地址[m’+2，319]中随机选取一条指令并执行； ⑥ 重复上述步骤①~⑤，直到执行320次指令。
（2） 将指令序列变成为页地址流
设：① 页面大小为1k；
② 用户内存容量分别为4页到32页； ③ 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
27 27 -1
278 2287 -1-1
29 29 -1
30 30 -1 31 31 -1
pn pfn next
空闲物理页框
1
2
Busypf_hea d
6 0^
freefp_head Busypf_tail
3^
第一次分配
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 -1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1
优先级 prior；④状态 state；⑤已运行时间runedtime等。 ③ 为简单起见，只设运行队列，就绪链表，阻塞队列三种数据结
构，进程的调度在这两个队列中切换，
④ 每个进程运行时间随机产生，为1~20之间的整数。 ⑤ 时间片的大小由实验者自己定义，可为3或5，优先级也可以随
机产生。
⑥ 各进程之间有一定的同步关系（可选），注意进程状态转换的 时机。
任务2 存储管理系统设计
实验内容：采用一些常用的存储器分配算法，设计一个
请求页式存储管理模拟系统并调试运行。
（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（可选，也可随机产生）：
① 50%的指令是顺序执行的； ② 25%的指令是均匀分布在前地址部分； ③ 25%的指令是均匀分布在后地址部分； 具体的实施方法是： ① 在[0，319]的指令地址之间随机选取一起点m； ② 顺序执行一条指令，即执行地址为m+1的指令； ③ 在前地址[0，m+1]中随机选取一条指令并执行，该指令地址为
页 6 60 表 7 7 -1 结 …… … 构
27 27 1
28 28 -1
289 2298 -1-1
30 30 -1 31 31 -1
pn pfn next
空闲物理页框
2
Busypf_hea d
60
freefp_head
3^
27 1 ^
第二次分配
Busypf_tail
i pn pfn 0 0 -1 1 1 -1 2 2 -1 3 3 -1 4 4 -1 5 5 -1