1、操作系統(tǒng)課程設(shè)計指導一、本課程的教學目的及基本要求1、教學目的操作系統(tǒng)課程設(shè)計是操作系統(tǒng)課程的重要實踐環(huán)節(jié)，是操作系統(tǒng)課程內(nèi)實驗的有益補充，它旨在培養(yǎng)學生的實踐能力，促進理論與實踐的結(jié)合。要求學生通過上機編程，了解如何模擬操作系統(tǒng)原理的實現(xiàn)，從而加深對操作系統(tǒng)原理的領(lǐng)會，加深對操作系統(tǒng)實現(xiàn)方法的理解，與此同時使學生在程序設(shè)計方面也能夠得到很大程度的提高。操作系統(tǒng)雖然是理論性很強的課程，但是僅僅是課堂講授是絕對不夠的，操作系統(tǒng)課程設(shè)計即是課堂教學基礎(chǔ)上的實踐環(huán)節(jié)，其重要程度決不亞于課堂的知識傳授。本課程設(shè)計的目的和任務是在課堂教學的基礎(chǔ)上，使學生對操作系統(tǒng)運行機制有一個全面的認識和理解，鍛煉學生

2、的抽象思維、邏輯思維和實際動手能力，培養(yǎng)操作系統(tǒng)等大型系統(tǒng)程序的使用者、管理者、分析員和設(shè)計人才。促進理論與實踐的結(jié)合，使學生在系統(tǒng)程序設(shè)計方面能夠得到很大程度的提高。先修課程：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)。2、教學基本要求要求學生通過上機編程，使學生對操作系統(tǒng)運行機制有一個全面的認識和理解，通過模擬文件系統(tǒng)及內(nèi)存管理系統(tǒng)，鍛煉學生的邏輯思維和實際動手能力，培養(yǎng)操作系統(tǒng)等大型系統(tǒng)程序的使用者、管理者、分析員和設(shè)計人才。促進理論與實踐的結(jié)合，使學生在系統(tǒng)程序設(shè)計方面能夠得到很大程度的提高。課程設(shè)計基本要求：1) 掌握課堂教學內(nèi)容，主要包括：(1) 掌握操作系統(tǒng)四大資源管理的理論知識；(2) 熟悉Linux

3、或UNIX文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；(3) 使用編程語言實現(xiàn)課程設(shè)計題目要求的功能。2) 根據(jù)課程設(shè)計題目，按以下步驟進行：(1) 問題分析，理解問題，明確設(shè)計要求；(2) 根據(jù)要求進行概要設(shè)計和詳細設(shè)計；(3) 編碼實現(xiàn)、上機調(diào)試，數(shù)據(jù)測試；(4) 完成課程設(shè)計實習報告。二、操作系統(tǒng)課程設(shè)計題目1、實現(xiàn)一個進程管理子系統(tǒng)【問題描述】在Linux/UNIX/Windows下編制一個程序，模擬實現(xiàn)一個簡單的進程管理子系統(tǒng)，它由進程建立模塊、進程撤消模塊、進程控制表組成，（此外還可能包括選作的進程切換和調(diào)度模塊）?！驹O(shè)計要求】該子系統(tǒng)接收新進程建立請求的方式是循環(huán)顯示“請輸入新命令行”，然后根據(jù)用戶鍵入內(nèi)容

4、啟動相應進程，其后不等待子進程結(jié)束，馬上顯示下一個“請輸入新命令行”如此循環(huán)往復。當建立進程時，相應讀寫進程控制表，然后借助底層環(huán)境OS中象fork和exec這樣的函數(shù)將新進程投入運行（這與底層環(huán)境的實際OS不同，實際OS將新進程投入運行時要布置現(xiàn)場，最后時程序技術(shù)器寄存器）。進程撤消時，利用底層OS的wait( )從子進程回到本子系統(tǒng)，相應修改PCB。比較該子系統(tǒng)與實際系統(tǒng)中的相應功能的異同與差距，尤其在現(xiàn)場保存與恢復方面的比較。2、實現(xiàn)一個進程管理子系統(tǒng)（實現(xiàn)進程切換）【問題描述】在Linux/UNIX/Windows下編制一個程序，模擬實現(xiàn)一個簡單的進程管理子系統(tǒng)，它由進程建立模塊、進程

5、撤消模塊、進程控制表組成，（此外還可能包括選作的進程切換和調(diào)度模塊）?！驹O(shè)計要求】在1題的基礎(chǔ)上，進一步可選做模擬實現(xiàn)進程切換。希望能實現(xiàn)時間片滿或接到sleep調(diào)用（或信號時）進行進程切換（選擇其一即可）。若要實現(xiàn)時間片，假設(shè)時間片為1秒鐘，設(shè)定底層環(huán)境OS每個1秒向該系統(tǒng)發(fā)一個信號，本子系統(tǒng)將本子系統(tǒng)的進程切換和調(diào)度模塊設(shè)定為該信號的處理程序?；蛘呙慨斀拥阶舆M程發(fā)出的的sleep調(diào)用（或信號）時進行進程切換，這里子進程發(fā)出的sleep調(diào)用（或信號）代表實際系統(tǒng)中可能發(fā)生的sleep( )調(diào)用、等待某一時間發(fā)生等情況，進程調(diào)度采用簡單的FIFO算法。（本題作為一道思考選作實驗題：由于是在實際

6、OS中模擬實現(xiàn)，故子系統(tǒng)無法完全控制其建立的所有子進程的進程狀態(tài)變化，象當前進程這樣的概念都不太好模擬，需要設(shè)法解決或假設(shè)。）3、進程調(diào)度算法模塊【問題描述】編制一個進程調(diào)度算法模塊。進程調(diào)度是處理機管理的核心內(nèi)容。本設(shè)計要求用C語言編寫和調(diào)試一個簡單的進程調(diào)度程序。通過設(shè)計本可以加深理解有關(guān)進程控制塊、進程隊列的概念，并體會和了解最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法（即把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程）和先來先服務算法的具體實施辦法?！驹O(shè)計要求】(1) 進程調(diào)度算法：采用最高優(yōu)先數(shù)優(yōu)先的調(diào)度算法（即把處理機分配給優(yōu)先數(shù)最高的進程）和先來先服務算法。(2) 每個進程有一個進程控制塊（PCB）表示。進程控制塊

7、可以包含如下信息：進程名、優(yōu)先數(shù)、到達時間、需要運行時間、已用CPU時間、進程狀態(tài)等等。(3) 進程的優(yōu)先數(shù)及需要的運行時間可以事先人為地指定（也可以由隨機數(shù)產(chǎn)生）。進程的到達時間為進程輸入的時間。進程的運行時間以時間片為單位進行計算。(4) 每個進程的狀態(tài)可以是就緒W（Wait）、運行R（Run）、或完成F（Finish）三種狀態(tài)之一。(5) 就緒進程獲得CPU后都只能運行一個時間片。用已占用CPU時間加1來表示。如果運行一個時間片后，進程的已占用CPU時間已達到所需要的運行時間，則撤消該進程，如果運行一個時間片后進程的已占用CPU時間還未達所需要的運行時間，也就是進程還需要繼續(xù)運行，此時應

8、將進程的優(yōu)先數(shù)減1（即降低一級），然后把它插入就緒隊列等待CPU。(6) 每進行一次調(diào)度程序都打印一次運行進程、就緒隊列、以及各個進程的PCB，以便進行檢查。(7) 重復以上過程，直到所要進程都完成為止。4、生產(chǎn)者消費者問題實現(xiàn)【問題描述】有一群生產(chǎn)者進程生產(chǎn)產(chǎn)品供給消費者進程消費，為使兩者并發(fā)執(zhí)行，在兩者之間設(shè)置具有n個緩沖區(qū)的緩沖池，生產(chǎn)者進程所生產(chǎn)的產(chǎn)品放入一個緩沖區(qū)中，消費者進程可從一個緩沖區(qū)中取走產(chǎn)品去消費。要求掌握信號的使用方法和PV操作的定義，掌握使用PV操作實現(xiàn)進程之間同步與互斥的方法，加深對進程同步互斥概念的理解?！驹O(shè)計要求】設(shè)計一程序，由一個進程創(chuàng)建三個子進程，三個子進程一

9、個是生產(chǎn)者進程，兩個是消費者進程，父子進程都使用父進程創(chuàng)建的共享存儲區(qū)進行通信，由生產(chǎn)者進程將一個數(shù)組中的十個數(shù)值發(fā)送到由5個緩沖區(qū)組成的共享內(nèi)存中，兩個消費者進程輪流接收并輸出這十個數(shù)值，同時將兩個消費者進程讀出的數(shù)值進行累加求各和。5、蘋果問題【問題描述】桌子上有一只盤子，最多可容納兩個水果，每次只能放入或取出一個水果。爸爸專向盤子放蘋果（apple），媽媽專向盤子中放桔子（orange）；兩個兒子專等吃盤子中的桔子，兩個女兒專等吃盤子中的蘋果。請用P、V操作來實現(xiàn)爸爸、媽媽、兒子、女兒之間的同步與互斥關(guān)系?！驹O(shè)計要求】了解信號量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利

10、用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制。編程模擬實現(xiàn)這一問題的程序控制，分析處理過程。6、模擬請求頁式存儲管理算法【問題描述】存儲管理的主要功能之一是合理地分配空間。請求頁式管理是一種常用的虛擬存儲管理技術(shù)。本次設(shè)計的目的是通過請求頁式存儲管理中頁面置換算法模擬設(shè)計，了解虛擬存儲技術(shù)的特點，掌握請求頁式管理的頁面置換算法?！驹O(shè)計要求】設(shè)計一個請求頁式存儲管理方案。并編寫模擬程序?qū)崿F(xiàn)之。要求包含：(1) 過隨機數(shù)產(chǎn)生一個指令序列，共320條指令。其地址按下述原則生成： 50%的指令是順序執(zhí)行的； 25%的指令是均勻分布在前地址部分； 25%的指令是均勻分布在后地址部分。#具體的實施方法是： 在0, 319

11、的指令地址之間隨機選區(qū)一起點M； 順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為M+1的指令； 在前地址0, M+1中隨機選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為M； 順序執(zhí)行一條指令，其地址為M+1； 在后地址M+2, 319中隨機選取一條指令并執(zhí)行； 重復 ，直到執(zhí)行320次指令。(2) 指令序列變換成頁地址流。設(shè)： 頁面大小為1K； 用戶內(nèi)存容量為4頁到32頁； 用戶虛存容量為32K。在用戶虛存中，按每K存放10條指令排列虛存地址，即320條指令在虛存中的存放方式為：第0條 第9條指令為第0頁（對應虛存地址為0, 9）；第10條 第19條指令為第1頁（對應虛存地址為10, 19）；第310條 第319條指令為

12、第31頁（對應虛存地址為310, 319）；按以上方式，用戶指令可組成32頁。(3) 計算并輸出下述各種算法在不同內(nèi)存容量下的命中率。 最佳置換頁面置換算法（OPT） 最近最久未使用頁面置換算法（LRU） 最少使用頁面置換算法（LFU） CLOCK算法要求設(shè)計一個虛擬存儲區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，編程序演示以上四種算法的具體實現(xiàn)過程，并計算訪問命中率。演示頁面置換的四種算法。7、內(nèi)存的申請與釋放【問題描述】模擬實現(xiàn)操作系統(tǒng)內(nèi)存分配的算法?！驹O(shè)計要求】(1) 定義一個自由存儲塊鏈表，按塊地址排序，表中記錄塊的大小。當請求分配內(nèi)存時，掃描自由存儲塊鏈表，址到找到一個足夠大的可供分配的內(nèi)存塊，若找到的塊大小正

13、好等于所請求的大小時，就把這一塊從自由鏈表中取下來，返回給申請者。若找到的塊太大，即對其分割，并從該塊的高地址部分往低地址部分分割，取出大小合適的塊返回給申請者，余下的低地址部分留在鏈表中。若找不到足夠大的塊，就從操作系統(tǒng)中請求另外一塊足夠大的內(nèi)存區(qū)域，并把它鏈接到自由塊鏈表中，然后再繼續(xù)搜索。釋放存儲塊也要搜索自由鏈表，目的是找到適當?shù)奈恢脤⒁尫诺膲K插進去，如果被釋放的塊的任何一邊與鏈表中的某一塊臨接，即對其進行合并操作，直到?jīng)]有合并的臨接塊為止，這樣可以防止存儲空間變得過于零碎。(2) 空閑區(qū)采用分區(qū)說明表的方法實現(xiàn)(1)中的功能。要求同上。8、固定式分區(qū)分配及可變式分區(qū)分配的存儲管理方

14、案設(shè)計與實現(xiàn)【問題描述1】設(shè)計一個固定式分區(qū)分配的存儲管理方案，并模擬實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收過程?！驹O(shè)計要求1】可以假定每個作業(yè)都是批處理作業(yè)，并且不允許動態(tài)申請內(nèi)存。為實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收，可以設(shè)定一個分區(qū)說明表，按照表中的有關(guān)信息進行分配，并根據(jù)分區(qū)的分配和回收情況修改該表?！締栴}描述2】設(shè)計一個可變式分區(qū)分配的存儲管理方案，并模擬實現(xiàn)分區(qū)的分配和回收過程?！驹O(shè)計要求2】對分區(qū)的管理法可以是下面三種算法之一： 首次適應算法 循環(huán)首次適應算法 最佳適應算法9、磁盤調(diào)度算法【問題描述】了解磁盤管理的原理，掌握磁盤調(diào)度種算法。【設(shè)計要求】編程序?qū)崿F(xiàn)下述磁盤調(diào)度算法，并求出每種算法的平均尋道長度：要

15、求設(shè)計主界面可以靈活選擇算法，且以下算法為基本要求。 先來先服務算法（FCFS） 最短尋道時間優(yōu)先算法（SSTF） 掃描算法（SCAN） 循環(huán)掃描算法（CSCAN）10、模擬UNIX（Linux）文件系統(tǒng)【問題描述】在任一OS下，建立一個大文件，把它假象成一張盤，在其中實現(xiàn)一個簡單的模擬UNIX文件系統(tǒng)?！驹O(shè)計要求】(1) 在現(xiàn)有機器硬盤上開辟20M的硬盤空間，作為設(shè)定的硬盤空間。(2) 編寫一管理程序?qū)Υ丝臻g進行管理，以模擬UNIX（或Linux）文件系統(tǒng)，具體要求如下： 要求盤塊大小1k 正規(guī)文件 i結(jié)點文件類型 目錄文件 （共1byte） 塊設(shè)備 管道文件 物理地址（索引表） 共有13個

16、表項，每表項2byte 文件長度 4byte 聯(lián)結(jié)計數(shù) 1byte 0號塊 超級塊 棧長度50 空閑盤塊的管理：成組鏈接（UNIX） 或位示圖法（Linux） 每建一個目錄，分配4個物理塊 文件名 14byte 目錄項信息 i結(jié)點號 2byte 結(jié)構(gòu)：0#：超級塊 1# 20#號為i結(jié)點區(qū) 20# 30#號為根目錄區(qū)功能：初始化 建立文件（需給出文件名，文件長度） 建立子目錄 打開文件（顯示文件所占的盤塊） 刪除文件 刪除目錄 顯示目錄（即顯示目錄下的信息，包括文件、子目錄等） 顯示整個系統(tǒng)信息 11、模擬文件系統(tǒng)【問題描述】在任一OS下，建立一個大文件，把它假象成一張盤，在其中實現(xiàn)一個簡單的

17、小型文件系統(tǒng)?！驹O(shè)計要求】該小型文件系統(tǒng)沒有子目錄機制，文件連續(xù)分配，不考慮分區(qū)。做一個簡單的操作界面，提供四條簡單的命令：簡單的ls、cat、cp、rd。l 進一步增強上題中的文件系統(tǒng)功能：文件系統(tǒng)不連續(xù)分配，可以有子目錄機制，（如兩級子目錄機制）。12、Windows磁盤直接讀寫實驗（1人）【問題描述】了解磁盤設(shè)備編程的特點?！驹O(shè)計要求】通過本實驗了解在windows系統(tǒng)中如何直接使用磁盤的讀寫功能；所編應用程序能夠響應用戶指定的讀寫磁盤扇區(qū)的請求，也能提供查看磁盤相關(guān)參數(shù)的功能。技術(shù)的關(guān)鍵是使用了windows提供的API（應用程序接口）來實現(xiàn)所要求的功能。用戶可以利用API進行底層的磁

18、盤操作。l 相關(guān)知識（下列函數(shù)的詳細使用方法參看VC+的MSDN文檔）CreateFile：用來創(chuàng)建或者打開一個文件、管道、磁盤設(shè)備等，它返回一個句柄用于以后對這信對象的訪問。DeviceControl：本API直接向相應設(shè)備的驅(qū)動程序發(fā)出指令，以完成在函數(shù)參數(shù)中所指定的動作。WriteFile：本API用于向文件中寫入數(shù)據(jù)，寫入操作可以采用同步方式或者異步方式，寫入操作從文件指針處開始，寫操作后會被相應調(diào)整。磁盤設(shè)備被當作文件看待。ReadFile：本API用于文件中讀出數(shù)據(jù)，讀出操作從文件指針處開始，文件指針在讀操作后會被相應調(diào)整。用法同寫文件函數(shù)相似。SetFilePointer：用于移

19、動一個打開的文件中的讀寫指針。選作部分1、睡眠理發(fā)師問題【目的】了解信號量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制?！驹O(shè)計要求】編寫程序?qū)崿F(xiàn)理發(fā)師與顧客進程的同步。(1) 這是一種經(jīng)典的IPC問題，理發(fā)店有一位理發(fā)師，一把理發(fā)椅和n把用來等候理發(fā)的椅子。如果沒有顧客，則理發(fā)師在理發(fā)椅上睡覺，顧客理來時，如理發(fā)師閑則理發(fā)，否則如有空椅則坐等，沒有空椅則離開，編寫程序?qū)崿F(xiàn)理發(fā)師和顧客程序，實現(xiàn)進程控制，要求不能出現(xiàn)競爭。(2) 將(1)題中問題修改為有兩位理發(fā)師，設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)同步控制。l 問題提示可以用一個變量waitting來記錄等候理發(fā)的顧客數(shù)，

20、另使用三個信號量：用來記錄等候理發(fā)的顧客數(shù)customers；用來記錄理發(fā)師是否空閑的信號量barbers，一個用于互斥訪問waitting變量的mutex.。2、讀者與寫者問題（進程同步問題）【目的】了解進程同步的概念，理解信號量機制的原理，掌握運用信號量解決進程同步問題的方法，進而學會運用進程的同步與互斥?！驹O(shè)計要求】編程模擬讀者與寫者問題，要求顯示結(jié)果。(1) 多個進程共享一個文件，其中只讀文件的稱之為讀者，其余只寫文件的稱為寫者。讀者可以同時讀，但是寫者只能獨立寫。(2) 對(1)修改，使得它對寫者優(yōu)先，即一旦有寫者到，后續(xù)的讀者都必須等待，而無論是否有讀者在讀文件。3、模擬文件管理系

21、統(tǒng)【目的】深入了解文件管理系統(tǒng)，初步掌握文件管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法?！驹O(shè)計要求】編寫一程序，模擬一個簡單的文件管理系統(tǒng)。樹型結(jié)構(gòu)，目錄下可以是目錄，也可以是文件。在此文件管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)的操作有：改變目錄：格式：cd 顯示目錄：格式：dir 創(chuàng)建目錄：格式：md 刪除目錄：格式：rd 新建文件：格式：edit 刪除文件：格式：del 退出文件系統(tǒng)：exitl 實現(xiàn)參考(1) 文件系統(tǒng)采用二叉樹型存儲結(jié)構(gòu)，結(jié)點結(jié)構(gòu)如下：Struct FileNode Char filename FILENAME_LEN; /文件名/目錄名 Int isdir ; /目錄、文件的識別標志 Int i_nlink; /

22、文件鏈接數(shù) Int adr; /文件的地址 Struct FileNode *parent,*child; /指向父親的指針和左孩子的指針 Struct FileNode *sibling_prev,*sibling_next; /指向前一個兄弟的指針和后 一個兄弟的指針。(2) 目錄名和文件名支持全路徑名和相對路徑名，路徑名各分量間用“/”隔開。(3) 功能具體描述：改變目錄：改變當前工作目錄，目錄不存在是給出出錯信息顯示目錄：顯示指定目錄下或當前目錄下所有文件和一級目錄（選做：帶/s參數(shù)的dir命令，顯示所有子目錄）創(chuàng)建目錄：在指定路徑或當前路徑下創(chuàng)建指定目錄。重名時給出出錯信息。刪除目錄

23、：刪除指定目錄下所有文件和子目錄。要刪目錄不空時，要給出提示是否要刪除。創(chuàng)建文件：創(chuàng)建指定名字的文件，只要創(chuàng)建表示文件的節(jié)點即可，內(nèi)容及大小不考慮。刪除文件：刪除指定文件，不存在時給出出錯信息。退出文件系統(tǒng)：exit(4) 總體流程：初始化文件目錄；輸出提示符，等待接受命令，分析鍵入的命令；對合法的命令，執(zhí)行相應的處理程序，否則輸出錯誤信息，繼續(xù)等待新命令。直到鍵入exit退出為止。4、售票員與乘客（信號量操作）【目的】了解進程同步的概念，理解信號量機制的原理，掌握運用信號量解決進程同步問題的方法，進而學會運用進程的同步與互斥。【設(shè)計要求】編程序模擬車站售票廳內(nèi)進程同步問題，售票廳任何時刻最多

24、可容納20名購票者進入，否則需要在外面等待。每個購票者可看成一個進程。5、驅(qū)動調(diào)度【目的】掌握驅(qū)動調(diào)度算法的原理?！驹O(shè)計要求】模擬電梯調(diào)度算法，實現(xiàn)對磁盤的驅(qū)動調(diào)度。要求模擬設(shè)計一個驅(qū)動調(diào)度程序，觀察驅(qū)動程序的動態(tài)運行過程。通過實驗理解和掌握驅(qū)動調(diào)度的職能。通過輸入一個0 1的數(shù)來確定函數(shù)執(zhí)行“接受請求”命令，還是執(zhí)行“驅(qū)動調(diào)度”命令。同時可以根據(jù)自已需要確定是否繼續(xù)執(zhí)行。調(diào)用數(shù)組對輸入的進程進行存儲，并運用循環(huán)進行顯示同時對I/O請求列表進行初始化。運用電梯調(diào)度算法，對I/O列表中的磁盤請求進行調(diào)度，同時對I/O列表進行排序，調(diào)度完成后顯示新的列表。6、交通信號燈模擬【目的】了解信號量機制，

25、了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制?！驹O(shè)計要求】編程模擬交通信號燈的控制。一個十字路口，共有四組紅綠燈，每個路口的車輛都遵循“紅燈停，綠燈行”的原則，假設(shè)將每一臺汽車都作為一個進程，請設(shè)計良好的機制，展示出合理的“十字路口交通管理”情況。車輛通行設(shè)定：路口寬度不限，對一個路口而言，只有當一輛車通過路口（越過對面路口的交通燈后），其后續(xù)車輛才能繼續(xù)通過交通燈，車輛通過路口的時間可以固定，可以自行計算。進程的互斥：交通燈進程實際上是互斥的，即不能同時為紅或者同時為綠。進程的消息通信或其通信方式：對車輛進程而言，每一個車輛在通過路口前，必須確認前面的車

26、輛已經(jīng)通過了路口。進程的調(diào)度：停留在一個路口的車輛，決定其前進或等候的因素是交通燈和前面車輛的狀態(tài)，需要設(shè)計一個良好的進程調(diào)度機制來控制所有車輛的通行。7、哲學家進餐問題【目的】通過實現(xiàn)哲學家進餐問題的互步，深入了解和掌握進程互斥的原理。【設(shè)計要求】哲學家有N個，規(guī)定全體到齊后開始討論，在討論的間隙哲學家進餐，每人進餐時都需使用刀、叉合一把，所有哲學家刀和叉都拿到后才能進餐。哲學家的人數(shù)、餐桌上的布置自行設(shè)定，實現(xiàn)刀和叉的互斥使用算法的程序?qū)崿F(xiàn)。8、司機與售票員（信號量操作） 【目的】掌握信號的使用方法和PV操作的定義，掌握使用PV操作實現(xiàn)進程之間同步和互斥的方法，加深對進程同步互斥概念的理解

27、。【設(shè)計要求】設(shè)計程序模擬在公共汽車上，司機和售票員操作的同步。司機：啟動車輛，正常行車，到站停車。售票員：上乘客，關(guān)車門，售票，開車門，下乘客。用PV操作對其控制。9、收銀員與顧客問題（信號量操作）【目的】了解信號量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制?！驹O(shè)計要求】編程模擬下面同步問題：在某超市有下收銀員，且同時最多允許有n個顧客購物，我們可以將顧客和收銀員看成是兩類不同的進程，且工作流程如下圖所示。為了利用PV操作正確地協(xié)調(diào)這兩類進程之間的工作，設(shè)置了三個信號量S1、S2和Sn，且初值分別為0、0、和n。10、信號量的操作【目的】了解信號

28、量機制，了解并掌握進程同步和互斥機制，熟悉信號量的操作函數(shù)，利用信號量實現(xiàn)對共享資源的控制?！驹O(shè)計要求】通過對Windows系統(tǒng)的內(nèi)核同步對象mutexes和semaphores的使用來實現(xiàn)進程同步的控制。利用CreateSemaphore、WaitForSingleObject等函數(shù)檢測內(nèi)核同步對象的狀態(tài)。11、進程間的通信（2人）【目的】了解進程間通信的機制，實現(xiàn)進程的兩種通信方式，多次執(zhí)行，觀察結(jié)果，并對兩種通信方式進行比較。【設(shè)計要求】利用系統(tǒng)提供的通信系統(tǒng)調(diào)用，進行一種方式的進程通信的程序設(shè)計，并對結(jié)果進行分析，同時了解另一種通信方式，將兩種方式進行比較分析。(1) 消息的創(chuàng)建發(fā)送和

29、接收使用系統(tǒng)調(diào)用msgget( )、msgsnd( )、msgrev( )、msgctl( )來編寫長度為500字節(jié)的發(fā)送和接收程序。用一個程序先后創(chuàng)建兩個子進程server和client，進行消息隊列方式通信。由server建立消息隊列，等待其他進程發(fā)來消息，當遇到類型為1的消息，則作為通信結(jié)束的信號，取消消息隊列，退出。Server每接收到一個消息顯示在屏幕上。Client判斷一個數(shù)據(jù)中的整數(shù)是否為素數(shù)，然后使用server建立的消息隊列，將某數(shù)是否為素數(shù)的消息依次發(fā)送給server,然后退出。Client每次發(fā)送時把消息顯示在屏幕上。(2) 共享存儲區(qū)的創(chuàng)建，附接和斷接使用系統(tǒng)調(diào)用shm

30、get( )、shmat( )、shmctl( )編寫一個與上面(1)中相同功能的程序。12、分時系統(tǒng)實現(xiàn)【目的】了解計算機系統(tǒng)的啟動過程，實模式和保護模式的區(qū)別，進程管理功能的具體實現(xiàn)?！驹O(shè)計要求】(1) 制作計算機啟動盤。(2) 實現(xiàn)由實模式進入到保護模式。(3) 靜態(tài)建立幾個進程，采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度策略調(diào)度進程執(zhí)行。參考書目操作系統(tǒng)實驗教程，張麗芬、劉利雄、王全玉等，清華大學出版社。操作系統(tǒng)原理與實踐教程周湘貞、曾憲權(quán)編，清華大學出版社。Windows操作系統(tǒng)核心編程實驗教程，宋曉宇，中國鐵道出版社。三、關(guān)于選題及成績評定的說明1、設(shè)計題目選擇(1) 課程設(shè)計時間一般為一周，地點學院機房

31、，老師將不定期點名。(2) 課程設(shè)計題目均選自操作系統(tǒng)課程設(shè)計指導，請根據(jù)選題目查閱相應內(nèi)容；學生也可以自己選題，難度與設(shè)計指導中布置的題目難度相當，并必須經(jīng)老師審核批準。(3) 確定自己設(shè)計的題目的方法建議：用班級名單順序號對n取余，結(jié)果所得序號即為應做設(shè)計題目。(4) 按照設(shè)計內(nèi)容要求進行課程設(shè)計。(5) 向指導老師提交電子版設(shè)計文檔，由指導老師評閱。(6) 電子版設(shè)計文檔經(jīng)審核合格后，由指導老師對設(shè)計內(nèi)容進行口頭提問考核。(7) 提交合格的電子版文檔和打印文檔。電子文檔名：設(shè)計題目+班級+學號+姓名，課代表收齊，統(tǒng)一打包發(fā)給老師。2、評分標準(1) 操作系統(tǒng)課程設(shè)計嚴禁抄襲，無論是不同小

32、組之間還是與往屆之間，一旦確認為抄襲作品記為零分。被抄襲的作品與抄襲作品的處理相同。(2) 課程設(shè)計的成績分兩部分：上機檢查設(shè)計結(jié)果與質(zhì)疑+設(shè)計報告。(3) 提交實驗報告時，給出自我評價成績。(4) 成績?yōu)椤皟?yōu)”的同學，必須通過評優(yōu)答辯。四、課程設(shè)計報告內(nèi)容要求1、實驗題目的描述與要求；2、總體設(shè)計及環(huán)境說明、工具等；3、詳細設(shè)計：本題目所需數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與模塊說明；4、調(diào)試過程、測試數(shù)據(jù)、運行結(jié)果及對結(jié)果的分析等；5、自我評析與總結(jié)：(1) 你認為你完成的設(shè)計哪些比較好或比較出色；(2) 差距與局限：從本設(shè)計中得到的收獲，對設(shè)計進行進一步改進的思路；(3) 自評成績。五、課程設(shè)計報告模板（見下頁）設(shè)計題目：學 院：信息科學與工程學院專 業(yè)：班 級：學 號：學生姓名：指導教師：2015 年 1 月 2 日目 錄1實驗內(nèi)容（二號黑體，段前12磅，段后12磅）41.1基本要求（三號黑體，段前、段后均0磅）41.1.1三級標題（四號黑體，段前、段后均0磅）41.1.2三級標題41.1.3三級標題41.2選作內(nèi)容41.3二級標題41.3.1三級標題41.3.2三級標題41.3.3三級標題41.4二級標題42數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1二級標題52.1.1三