理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告
（201 —201 学年第二学期）
一、实验目的
用C或C++语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的基本功能。从而对各种文件操作命令的实质容和执行过程有比较深入的了解。
二、实验原理及基本技术路线图（框原理图）
用C模拟实现文件系统的管理；要求设计一个多级目录结构的文件系统，能正确描述文件控制块，采用合理的外存分配式，能实现基本的目录及文件的操作，包括创建、删除、重命名、复制、移动等功能，并对文件有一定的存取权限控制。
功能设计:
Help 显示命令帮助
dir 显示当前目录下的文件和文件夹
exit 退出系统
create [文件名] 创建文本文件
cdir [目录名] 创建文件夹
read [文件名] 读取一个文件最多可同时读取五个
close[文件名] 关闭一个文件
edit [文件名] 编辑一个文件
cd [目录名] 进子目录或者上级目录
attr [文件名] 显示该文件的属性
del [文件名] 删除文件
rename [文件名] 重命名
编辑功能流程图
删除文件流程图创建文件流程图
核心算法:
bool Format(void); //格式化
bool install(void); //装载虚拟硬盘的数据
void login(void); /用户登陆
void showMenu(void);//显示功能菜单
bool onAction(void);//用户选择功能并执行
void createFile(string str);//创建文件
bool read(string str);//读取文件
void editFile(string str);//编辑文件
void Delete(string str);//删除一个文件
数据结构:
/*---------常变量------*/
const unsigned int BLOCK_SIZE=512; //块长
const unsigned int DATA_BLOCK_NUM=512; //数据块数量
const unsigned int DINODE_START=4*BLOCK_SIZE; //inode起始位置
const unsigned int DINODE_SIZE=512; //inode大小
const unsigned int DINODE_NUM=32; //inode数量
const unsigned int DATASTART=(2+DINODE_NUM)*BLOCK_SIZE; //数据区的开始地址
const unsigned int ACCOUNT_NUM=10; //用户数量
/*inode结构体*/
struct inode{
unsigned short di_tag; /*inode标识*/
unsigned short di_number; /*关联文件数，当为0时表示删除文件,如一个目录至少包含两个文件:"."和".."*/
unsigned short di_mode; /*存取模式:0为目录,1为文件*/
unsigned short di_userID; /*当前inode所属用户0为根目录ID,一次下去是管理员目录、用户目录*/
unsigned short di_access; /*访问权限0为不允普通用户访问(公共目录),1为允
普通用户访问*/
unsigned short di_size; /*文件大小,目录没有大小,值为0*/
unsigned short di_ctime; /* 创建时间*/
unsigned short di_mtime; /* 最后一次修改时间*/
unsigned short di_block[DATA_BLOCK_NUM]; /* 数据块块地址编号*/ };
/**超级块***/
struct super_block{
unsigned short s_inodes_count; /* 文件系统中inode的总数*/
unsigned short s_blocks_count; /* 数据块总数*/
unsigned short s_r_blocks_count; /* 保留块总数*/
unsigned short s_free_blocks_count; // 空闲块总数
unsigned short s_free_inodes_count; /* 空闲的inode总数*/
unsigned short s_log_block_size; /* block 的大小*/
};
/**账户信息**/
struct user{
unsigned short user_id; //用户ID
unsigned short user_access; //权限
string username; //用户名
string password; //密码
};
/**文件/目录结构**/
struct directory{
string name; /*目录名*/
unsigned short d_ino; /*目录号*/
};
三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等）。
计算机一台
四、实验法、步骤
#include
#include
#include
#include
struct OpenFileTable //打开文件表数据结构{
long offset; // 当前文件读写指针
char file_name[10]; // 文件名数组
long int file_start; // 文件起始块号
long int file_length; // 文件长度（字节）
};
struct FCB_Block //FCB数据结构
{
int flag; // 标志，-1表示未用，1表示文件用
char file_name[10]; // 文件名数组
long int file_date; // 文件建立日期
long int file_time; // 文件建立时间
long int file_start; // 文件起始块号
long int file_length; // 文件长度（字节）
};
struct Super_Block // 超级块数据结构, 文件系统的分区信息，存放在0#物理块中
{
unsigned long int fs_totalsize; // 整个分区的总磁盘物理块数
unsigned long int fs_freesize; // 分区的所有空闲磁盘物理块数
unsigned int fs_blocksize; // 文件系统的物理块大小（字节）
unsigned int fs_fat_start; // FAT的起始磁盘物理块号
unsigned int fs_fat_size; // FAT占用的磁盘物理块数
unsigned int fs_dir_start; // 根目录的起始磁盘物理块号
unsigned int fs_dir_size; // 根目录占用的磁盘物理块数
unsigned int fs_data_start; // 数据区起始磁盘物理块号
unsigned long int fs_data_size; // 数据区的磁盘物理块数
};
const char DiskName[]="FileSys.dat"; //磁盘文件名
char rw_buffer[512]; // 读写使用的缓冲区
struct FCB_Block filefcb[130]; // 读写目录使用的数据结构
struct Super_Block FsSupBlk; // 读写超级块使用的数据结构
long int fat_buffer[5000]; // 读写FAT使用的缓冲区，为简化在系统启动时全部装入存,0为空闲
struct OpenFileTable OFT[16]; // 打开文件表，当前只使用OFT[0]
unsigned int block_size; // 物理块大小（字节）
unsigned long int total_disk_size; // 磁盘总容量（物理块数）
unsigned int total_dir_size; // 目录占有的物理块数
unsigned int total_fat_size; // FAT占有的物理块数
long int find_fcb; // 记录读FCB块的次数
FILE *fsPtr; // 模拟磁盘的文件指针
/*********************** 磁盘块的申请***********************************/
unsigned long int Get_Block(unsigned long int count) //分配count个物理快,返回首块指针，其它已经连接
{
unsigned long int tmp,firstblk,tmpcount;
unsigned long int i;
int flag=1;
if (count > FsSupBlk.fs_freesize)
{ printf(" ==== 没有足够磁盘容量，不能分配！==== \n"); return 0; }
tmpcount=0;
for(i=FsSupBlk.fs_data_start;i<=FsSupBlk.fs_totalsize;i++)//建立分配链
{
if(fat_buffer[i] == 0) //文件未占有，分配
{
if (flag==1)
{ firstblk=i; flag=-1;}
else
{ fat_buffer[tmp]=i; }
tmp=i;
fat_buffer[i]=-1;
tmpcount++;
if(tmpcount==count) //分配完成
{ FsSupBlk.fs_freesize=FsSupBlk.fs_freesize-count;//减少可分配物理块
return firstblk;
}
}
}
return -1; //分配不成功
}
/*********************** 磁盘块的回收***********************************/
void Put_Block(unsigned long int addr)
{ unsigned long int i,j;
int count;
i=addr; count=0;
while(fat_buffer[i]!=-1)
j=fat_buffer[i]; //下一项
fat_buffer[i] = 0;
count++;
i=j;
}
fat_buffer[i] = 0;
FsSupBlk.fs_freesize=FsSupBlk.fs_freesize+count+1;//增加可分配物理块
return;
}
/*********************** 读磁盘块***********************************/
void Read_Block(unsigned long int addr,char *buf)
{
if (addr>FsSupBlk.fs_totalsize)
{ printf(" ==== 超出磁盘容量，不能读！==== \n"); return; }
fseek(fsPtr,FsSupBlk.fs_blocksize*addr,SEEK_SET);
fread(buf,512,1,fsPtr);
return;
}
/*********************** 写磁盘块***********************************/
void Write_Block(unsigned long int addr,char *buf)
{
if (addr>FsSupBlk.fs_totalsize)
{ printf(" ==== 超出磁盘容量，不能写！==== \n"); return; }
fseek(fsPtr,FsSupBlk.fs_blocksize*addr,SEEK_SET);
fwrite(buf,512,1,fsPtr);
return;
}
/*********************** 格式化磁盘***********************************/
void Real_Format()
{
unsigned long int bcount;
long int fatval,i;
char *c;
//更改系统超级块信息
FsSupBlk.fs_totalsize=total_disk_size;
FsSupBlk.fs_blocksize=block_size;
FsSupBlk.fs_dir_start=1;
FsSupBlk.fs_dir_size=total_dir_size;
FsSupBlk.fs_fat_start=total_dir_size+1;
FsSupBlk.fs_fat_size=total_fat_size;
FsSupBlk.fs_data_start=FsSupBlk.fs_fat_start+FsSupBlk.fs_fat_size;
FsSupBlk.fs_data_size = FsSupBlk.fs_totalsize - FsSupBlk.fs_dir_size - FsSupBlk.fs_fat_size-1;
FsSupBlk.fs_freesize= FsSupBlk.fs_data_size;
//初始化目录
for(i=0;i<128;i++) filefcb[i].flag=-1; //为-1表示FCB未使用
fseek(fsPtr,512L,SEEK_SET);
fwrite(&filefcb[0],sizeof(struct FCB_Block),128,fsPtr);
//初始化FAT
fatval=FsSupBlk.fs_fat_start*512;
fseek(fsPtr,fatval,SEEK_SET); //定位文件指针
bcount=FsSupBlk.fs_fat_size+FsSupBlk.fs_dir_size+1;
for(i=0;i for(;i fwrite(&fat_buffer[0],sizeof(long int),FsSupBlk.fs_totalsize,fsPtr); //初始化数据区 for(i=0;i<512;i++) rw_buffer[i]=' ';//缓冲区清空 for(i=FsSupBlk.fs_data_start;i Write_Block(i,rw_buffer); //缓冲区写入第i块 } /***********************新建系统磁盘文件 ***********************************/ void Create_Disk() { long int i; unsigned long int total; fsPtr=fopen(DiskName,"wb+"); if(fsPtr==NULL) { printf(" 不能建立磁盘所需的文件!\n"); exit(0); } // 建立磁盘文件 total=total_disk_size; for(i=0;i fwrite(rw_buffer,512,1,fsPtr); fclose(fsPtr); fsPtr=fopen(DiskName,"rb+"); Real_Format(); return; } /***********************读写系统超级块信息 ***********************************/ void Read_Boot() //读取磁盘超级块数据信息 { rewind(fsPtr); fread(&FsSupBlk,sizeof(struct Super_Block),1,fsPtr); return; } void FileBoot() //超级块数据信息存盘 { rewind(fsPtr); fwrite(&FsSupBlk,sizeof(struct Super_Block),1,fsPtr); return; } /***********************FAT操作***********************************/ void LoadFat() //装载全部FAT到存 { fseek(fsPtr,FsSupBlk.fs_fat_start*512,SEEK_SET); fread(fat_buffer,sizeof(long int),FsSupBlk.fs_totalsize ,fsPtr); return; } void SaveFat() //FAT到文件FAT区 { fseek(fsPtr,FsSupBlk.fs_fat_start*512,SEEK_SET); fwrite(fat_buffer,sizeof(long int),FsSupBlk.fs_totalsize,fsPtr); return; } /***********************显示超级块信息***********************************/ void boot_dis() { printf("FsSupBlk.fs_totalsize=%ld\n",FsSupBlk.fs_totalsize); printf("FsSupBlk.fs_blocksize=%d\n",FsSupBlk.fs_blocksize); printf("FsSupBlk.fs_dir_start=%d\n",FsSupBlk.fs_dir_start); printf("FsSupBlk.fs_dir_size=%d\n",FsSupBlk.fs_dir_size); printf("FsSupBlk.fs_fat_start=%d\n",FsSupBlk.fs_fat_start); printf("FsSupBlk.fs_fat_size=%d\n",FsSupBlk.fs_fat_size); printf("FsSupBlk.fs_data_start=%d\n",FsSupBlk.fs_data_start); printf("FsSupBlk.fs_data_size=%ld\n",FsSupBlk.fs_data_size); printf("FsSupBlk.fs_freesize=%ld\n",FsSupBlk.fs_freesize); } /***********************系统初始化***********************************/ void Sys_Init() //初始化 { fsPtr=fopen(DiskName,"rb+"); if(fsPtr == NULL) Create_Disk(); Read_Boot(); //boot_dis(); LoadFat(); return; } /***********************显示操作***********************************/ void dir() //显示目录下的文件 { int i,countFile=0; char str[16]; long int n,pos_dir,pos_fat; cout< pos_dir=FsSupBlk.fs_dir_start*512; pos_fat=FsSupBlk.fs_fat_start*512; fseek(fsPtr,pos_dir,SEEK_SET); while(ftell(fsPtr) { fread(&filefcb[0],sizeof(struct FCB_Block),16 ,fsPtr); for(i=0;i<16;i++) if(filefcb[i].flag == 1) //文件占有 { countFile++; n = filefcb[i].file_length; printf(" %-15s<%s>%15d bytes\n", filefcb[i].file_name,"file",n); } } cout< printf(" 总共有%d 个文件\n",countFile); printf(" 系统总共有%ld 个物理块可用\n\n",FsSupBlk.fs_freesize); 实验一进程管理 一、目的 进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解进程调度算法的具体实施办法。 二、实验内容及要求 1、设计进程控制块PCB的结构（PCB结构通常包括以下信息：进程名（进程ID）、进程优先数、轮转时间片、进程所占用的CPU时间、进程的状态、当前队列指针等。可根据实验的不同，PCB结构的内容可以作适当的增删）。为了便于处理，程序中的某进程运行时间以时间片为单位计算。各进程的轮转时间数以及进程需运行的时间片数的初始值均由用户给定。 2、系统资源(r1…r w),共有w类，每类数目为r1…r w。随机产生n进程P i(id,s(j,k)，t),0<=i<=n,0<=j<=m,0<=k<=dt为总运行时间，在运行过程中，会随机申请新的资源。 3、每个进程可有三个状态（即就绪状态W、运行状态R、等待或阻塞状态B），并假设初始状态为就绪状态。建立进程就绪队列。 4、编制进程调度算法：时间片轮转调度算法 本程序用该算法对n个进程进行调度，进程每执行一次，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1。在调度算法中，采用固定时间片（即：每执行一次进程，该进程的执行时间片数为已执行了1个单位），这时，CPU时间片数加1，进程还需要的时间片数减1，并排列到就绪队列的尾上。 三、实验环境 操作系统环境：Windows系统。 编程语言：C#。 四、实验思路和设计 1、程序流程图 2、主要程序代码 //PCB结构体 struct pcb { public int id; //进程ID public int ra; //所需资源A的数量 public int rb; //所需资源B的数量 public int rc; //所需资源C的数量 public int ntime; //所需的时间片个数 public int rtime; //已经运行的时间片个数 public char state; //进程状态，W（等待）、R（运行）、B（阻塞） //public int next; } ArrayList hready = new ArrayList(); ArrayList hblock = new ArrayList(); Random random = new Random(); //ArrayList p = new ArrayList(); int m, n, r, a,a1, b,b1, c,c1, h = 0, i = 1, time1Inteval;//m为要模拟的进程个数，n为初始化进程个数 //r为可随机产生的进程数（r=m-n） //a，b，c分别为A，B，C三类资源的总量 //i为进城计数，i=1…n //h为运行的时间片次数，time1Inteval为时间片大小（毫秒） //对进程进行初始化，建立就绪数组、阻塞数组。 public void input()//对进程进行初始化，建立就绪队列、阻塞队列 { m = int.Parse(textBox4.Text); n = int.Parse(textBox5.Text); a = int.Parse(textBox6.Text); b = int.Parse(textBox7.Text); c = int.Parse(textBox8.Text); a1 = a; b1 = b; c1 = c; r = m - n; time1Inteval = int.Parse(textBox9.Text); timer1.Interval = time1Inteval; for (i = 1; i <= n; i++) { pcb jincheng = new pcb(); jincheng.id = i; jincheng.ra = (random.Next(a) + 1); jincheng.rb = (random.Next(b) + 1); jincheng.rc = (random.Next(c) + 1); jincheng.ntime = (random.Next(1, 5)); jincheng.rtime = 0; 操作系统实验报告实验名称：文件管理 专业班级：网络工程1301 学号： 姓名： 2015 年6 月16 日 实验一文件管理 一、实验目的 文件管理是操作系统的一个非常重要的组成部分。学生应独立用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质容和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。 二、预备知识 1.VS2010的使用 2.C#的学习 3.文件主目录与子目录的理解 三、实验容与步骤 用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。要求设计一个10 个用户的文件系统，每次用户可保存10 个文件，一次运行用户可以打开5 个文件。系统能够检查打入命令的正确性，出错时能显示出错原因。对文件必须设置保护措施，例如只能执行，允许读等。在每次打开文件时，根据本次打开的要求，在此设置保护级别，即有二级保护。文件的操作至少有Create、delete、open、close、read、write 等命令。 所编写的程序应采用二级文件目录，即设置主文件目录和用户文件目录。前者应包含文件主及它们的目录区指针；后者应给出每个文件占有的文件目录，即文件名，保护码，文件长度以及它们存放的位置等。另外为打开文件设置运行文件目录（AFD），在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针等。 程序流程图： 逻辑设计： 使用线性数组表表示MFD，泛型数组表示UFD，每个元素包括用户ID、保存的文件数、再使用线性表表示文件信息，每个元素包括文件名，文件属性（保护码），文件的状态等信息。 物理设计： //主目录 private FileUser[] mfd; //当前用户 private FileUser currentuser; /// 操作系统课程设计Array文件系统管理 学院计算机学院 专业计算机科学与技术 班级 姓名 学号 2013年1月8日 广东工业大学计算机学院制 文件系统管理 一、实验目的 模拟文件系统的实现的基本功能，了解文件系统的基本结构和文件系统的管理方法看，加深了解文件系统的内部功能的实现。通过高级语言编写和实现一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程，从而对各种文件操作系统命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。 二、实验内容和要求 编程模拟一个简单的文件系统，实现文件系统的管理和控制功能。在用户程序中通过使用文件系统提供的create，open，read，write，close，delete等文件命令，对文件进行操作。 以下报告主要包括： 1.可行性分析 2.需求分析 3.概要设计 4.详细设计 5.测试 6.总结 三、可行性分析 1、技术可行性 对于图形编程还不了解，但是经过本学期的三次实验的练习，可以设计好命令操作界面。利用大二期间学习的数据结构可以模拟出此课程设计的要求。 2、经济可行性 课程设计作为本课程的练习及进一步加深理解。与经济无关，可以不考虑。（零花费，零收益） 3.法律可行性 自己编写的程序，仅为练习，不作其他用途，与外界没什么联系，可行。 四、需求分析 编写程序实现文件系统，主要有以下几点要求： 1、实现无穷级目录管理及文件管理基本操作 2、实现共享“别名” 3、加快了文件检索 五、概要设计 为了克服单级目录所存在的缺点，可以为每一位用户建立一个单独的用户文件目录UFD（User File Directory）。这些文件目录可以具有相似的结构，它由用户所有文件的文件控制块组成。此外，在系统中再建立一个主文件目录MFD （Master File Directory）；在主文件目录中，每个用户目录文件都占有一个目 中南大学信息科学与工程学院实验报告 姓名：安磊 班级：计科0901 学号： 0909090310 指导老师：宋虹 目录 课程设计内容 ----------------------------------- 3 uC/OS操作系统简介 ------------------------------------ 3 uC/OS操作系统的组成 ------------------------------ 3 uC/OS操作系统功能作用 ---------------------------- 4 uC/OS文件系统的建立 ---------------------------- 6 文件系统设计的原则 ------------------------------6 文件系统的层次结构和功能模块 ---------------------6 文件系统的详细设计 -------------------------------- 8 文件系统核心代码 --------------------------------- 9 课程设计感想 ------------------------------------- 11 附录-------------------------------------------------- 12 课程设计内容 在uC/OS操作系统中增加一个简单的文件系统。 要求如下： (1)熟悉并分析uc/os操作系统 (2)设计并实现一个简单的文件系统 (3)可以是存放在内存的虚拟文件系统，也可以是存放在磁盘的实际文件系统 (4)编写测试代码，测试对文件的相关操作：建立，读写等 课程设计目的 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，掌握操作系统开发的基本技能。 I．uC/OS操作系统简介 μC/OS-II是一种可移植的，可植入ROM的，可裁剪的，抢占式的，实时多任务操作系统内核。它被广泛应用于微处理器、微控制器和数字信号处理器。 μC/OS 和μC/OS-II 是专门为计算机的嵌入式应用设计的，绝大部分代码是用C语言编写的。CPU 硬件相关部分是用汇编语言编写的、总量约200行的汇编语言部分被压缩到最低限度，为的是便于移植到任何一种其它的CPU 上。用户只要有标准的ANSI 的C交叉编译器，有汇编器、连接器等软件工具，就可以将μC/OS-II嵌入到开发的产品中。μC/OS-II 具有执行效率高、占用空间小、实时性能优良和可扩展性强等特点，最小内核可编译至2KB 。μC/OS-II 已经移植到了几乎所有知名的CPU 上。 严格地说uC/OS-II只是一个实时操作系统内核，它仅仅包含了任务调度，任务管理，时间管理，内存管理和任务间的通信和同步等基本功能。没有提供输入输出管理，文件系统，网络等额外的服务。但由于uC/OS-II良好的可扩展性和源码开放，这些非必须的功能完全 可以由用户自己根据需要分别实现。 uC/OS-II目标是实现一个基于优先级调度的抢占式的实时内核，并在这个内核之上提供最基本的系统服务，如信号量，邮箱，消息队列，内存管理，中断管理等。 uC/OS操作系统的组成 μC/OS-II可以大致分成核心、任务处理、时间处理、任务同步与通信，CPU的移植等5个部分。如下图： 实验5 文件系统：Linux文件管理 1．实验目的 （1）掌握Linux提供的文件系统调用的使用方法； （2）熟悉文件和目录操作的系统调用用户接口； （3）了解操作系统文件系统的工作原理和工作方式。 2．实验内容 （1）利用Linux有关系统调用函数编写一个文件工具filetools，要求具有下列功能：*********** 0. 退出 1. 创建新文件 2. 写文件 3. 读文件 4. 复制文件 5. 修改文件权限 6. 查看文件权限 7. 创建子目录 8. 删除子目录 9. 改变当前目录到指定目录 10. 链接操作 *********** 代码： #include menu(); scanf("%d",&choose); while(choose!=0) { switch(choose) { case 1:openfile();break; case 2:writefile();break; case 3:readfile();break; case 4:copyfile();break; case 5:chmd();break; case 6:ckqx();break; case 7:cjml();break; case 8:scml();break; case 9:ggml();break; case 10:ylj();break; } menu(); scanf("%d",&choose); } return 0; } void menu(void) { printf("文件系统\n"); printf("1.创建新文件\n"); printf("2.写文件\n"); printf("3.读文件\n"); printf("4.复制文件\n"); printf("5.修改文件权限\n"); printf("6.查看文件权限\n"); printf("7.创建子目录\n"); printf("8.删除子目录\n"); printf("9.改变目前目录到指定目录\n"); printf("10.链接操作\n"); printf("0.退出\n"); printf("请输入您的选择...\n"); } void openfile(void) { int fd; if((fd=open("/tmp/hello.c",O_CREAT|O_TRUNC|O_RDWR,0666))<0) perror("open"); 实时操作系统课程实验报告 专业：通信1001 学号：3100601025 姓名：陈治州 完成时间：2013年6月11日 实验简易电饭煲的模拟 一．实验目的： 掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，基于多任务的模式的编程方法。锻炼综合应用多任务机制，任务间的通信机制，内存管理等的能力。 二．实验要求： 1.按“S”开机，系统进入待机状态，时间区域显示当前北京时间，默认模式“煮饭”; 2.按“C”选择模式，即在“煮饭”、“煮粥”和“煮面”模式中循环选择； 3.按“B”开始执行模式命令，“开始”状态选中，时间区域开始倒计时，倒计时完成后进入“保温”状态，同时该状态显示选中，时间区域显示保温时间； 4.按“Q”取消当前工作状态，系统进入待机状态，时间区域显示北京时间，模式为当前模式； 5.按“X”退出系统，时间区域不显示。 6.煮饭时长为30，煮粥时长为50，煮面时长为40. 三．实验设计： 1.设计思路： 以老师所给的五个程序为基础，看懂每个实验之后，对borlandc的操作有了大概的认识，重点以第五个实验Task_EX为框架，利用其中界面显示与按键扫描以及做出相应的响应，对应实现此次实验所需要的功能。 本次实验分为界面显示、按键查询与响应、切换功能、时钟显示与倒计时模块，综合在一起实验所需功能。 2.模块划分图： （1）界面显示： Main（） Taskstart（） Taskstartdispinit（） 在TaskStartDispInit()函数中，使用PC_DispStr()函数画出界面。 （2）按键查询与响应： Main（） Taskstart（） 在TaskStart()函数中，用if (PC_GetKey(&key) == TRUE)判断是否有按键输入。然后根据key 的值，判断输入的按键是哪一个；在响应中用switch语句来执行对应按键的响应。 （3）切换功能： l计数“C”按 键的次数 M=l%3 Switch(m) M=0，1，2对应于煮饭，煮粥，煮面，然后使用PC_DispStr()函数在选择的选项前画上“@”指示，同时，在其余两项钱画上“”以“擦出”之前画下的“@”，注意l自增。 四.主要代码： #include "stdio.h" #include "includes.h" #include "time.h" #include "dos.h" #include "sys/types.h" #include "stdlib.h" #define TASK_STK_SIZE 512 #define N_TASKS 2 OS_STK TaskStk[N_TASKS][TASK_STK_SIZE]; OS_STK TaskStartStk[TASK_STK_SIZE]; INT8U TaskData[N_TASKS]; 第六部分文件管理 1、文件系统的主要目的就是( )。 A、实现对文件的按名存取 B、实现虚拟存储 C、提供外存的读写速度 D、用于存储系统文件 2、文件系统就是指( )。 A、文件的集合 B、文件的目录集合 C、实现文件管理的一组软件 D、文件、管理文件的软件及数据结构的总体 3、文件管理实际上就是管理( )。 A、主存空间 B、辅助存储空间 C、逻辑地址空间 D、物理地址空间 4、下列文件的物理结构中,不利于文件长度动态增长的文件物理结构就是( )。 A、顺序文件 B、链接文件 C、索引文件 D、系统文件 5、下列描述不就是文件系统功能的就是( )。 A、建立文件目录 B、提供一组文件操作 C、实现对磁盘的驱动调度 D、实现从逻辑文件到物理文件间的转换 6、文件系统在创建一个文件时,为它建立一个( )。 A、文件目录 B、目录文件 C、逻辑结构 D、逻辑空间 7、索引式(随机)文件组织的一个主要优点就是( )。 A、不需要链接指针 B、能实现物理块的动态分配 C、回收实现比较简单 D、用户存取方便 8、面向用户的文件组织机构属于( )。 A、虚拟结构 B、实际结构 C、逻辑结构 D、物理结构 9、按文件用途来分,编译程序就是( )。 A、用户文件 B、档案文件 C、系统文件 D、库文件 10、将信息加工形成具有保留价值的文件就是( )。 A、库文件 B、档案文件 C、系统文件 D、临时文件 11、文件目录的主要作用就是( )。 A、按名存取 B、提高速度 C、节省空间 D、提高外存利用率 12、如果文件系统中有两个文件重名,不应采用( )。 A、一级目录结构 B、树型目录结构 C、二级目录结构 D、A与C 13、文件系统采用树型目录结构后,对于不同用户的文件,其文件名( )。 A、应该相同 B、应该不同 C、可以不同,也可以相同 D、受系统约束 14、文件系统采用二级文件目录可以( )。 A、缩短访问存储器的时间 B、实现文件共享 C、节省内存空间 D、解决不同用户间的文件命名冲突 嵌入式实时操作系统实验报告 任务间通信机制的建立 系别计算机与电子系 专业班级***** 学生姓名****** 指导教师 ****** 提交日期 2012 年 4 月 1 日 一、实验目的 掌握在基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II的应用中，任务使用信号量的一般原理。掌握在基于优先级的可抢占嵌入式实时操作系统的应用中，出现优先级反转现象的原理及解决优先级反转的策略——优先级继承的原理。 二、实验内容 1.建立并熟悉Borland C 编译及调试环境。 2.使用课本配套光盘中第五章的例程运行（例5-4,例5-5，例5-6），观察运行结果，掌握信号量的基本原理及使用方法，理解出现优先级反转现象的根本原因并提出解决方案。 3.试编写一个应用程序，采用计数器型信号量（初值为2），有3个用户任务需要此信号量，它们轮流使用此信号量，在同一时刻只有两个任务能使用信号量，当其中一个任务获得信号量时向屏幕打印“TASK N get the signal”。观察程序运行结果并记录。 4. 试编写一个应用程序实现例5-7的内容，即用优先级继承的方法解决优先级反转的问题，观察程序运行结果并记录。 5.在例5-8基础上修改程序增加一个任务HerTask,它和YouTask一样从邮箱Str_Box里取消息并打印出来，打印信息中增加任务标识，即由哪个任务打印的；MyTask发送消息改为当Times为5的倍数时才发送，HerTask接收消息采用无等待方式，如果邮箱为空，则输出“The mailbox is empty”, 观察程序运行结果并记录。 三、实验原理 1. 信号量 μC/OS-II中的信号量由两部分组成：一个是信号量的计数值，它是一个16位的无符号整数（0 到65,535之间）；另一个是由等待该信号量的任务组成的等待任务表。用户要在OS_CFG.H中将OS_SEM_EN开关量常数置成1，这样μC/OS-II 才能支持信号量。 #include char type; // 文件类型 char user_name[10]; // 文件所有者 short iparent; // 父目录的i节点号 short length; // 文件长度 short address[2]; // 存放文件的地址 } Inode; //打开文件表 typedef struct { short inum; // i节点号 char file_name[10]; // 文件名 short mode; // 读写模式(1:read, 2:write, // 3:read and write) } File_table; // 申明函数 void login(void); void init(void); int analyse(char *); void save_inode(int); int get_blknum(void); void read_blk(int); void write_blk(int); 实验报告 实验课程名称：操作系统 实验地点：南主楼七楼机房 2018—2019学年（一）学期 2018年 9月至 2019 年 1 月 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导老师：刘一男 实验一 实验项目：分时系统模拟 实验学时：2实验日期： 2018-10-25 成绩： 实验目的利用程序设计语言模拟分时系统中多个进程按时间片轮转调度算法进行进程调度的过程； 假设有五个进程A，B，C，D，E，它们的到达时间及要求服务的时间分别为：进程名 A B C D E 到达时间0 1 2 3 4 服务时间 4 3 4 2 4 时间片大小为1，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：BDACE （1）修改时间片大小为2，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间。 轮转调度：ADBCE （2）修改时间片大小为4，利用程序模拟A，B，C，D，E五个进程按时间片轮转的调度及执行过程并计算各进程的周转时间及带权周转时间. 顺序：ABCDE 1、思考 时间片的大小对调度算法产生什么影响？对计算机的性能产生什么影响？答：通过对时间片轮转调度算法中进程最后一次执行时间片分配的优化,提出了一种改进的时间片轮转调度算法,该算法具有更好的实时性,同时减少了任务调度次数和进程切换次数,降低了系统开销,提升了CPU的运行效率,使操作系统的性能得到了一定的提高。 A B C D E 时间片为1 周转时间12 9 14 8 13 3 3 3.5 4 3.25 带权周转 时间 时间片为2 周转时间8 12 13 7 13 2 4 3.25 3.5 3.25 带权周转 时间 时间片为4 周转时间 4 6 9 10 13 1 2 2.25 5 3.25 带权周转 时间 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 实验报告 课程名称：操作系统 课程类型：必修 实验项目名称：文件管理 实验题目：设计一个多用户的文件系统 班级：实验学院一班 学号：6040310110 姓名：张元竞 设计成绩报告成绩指导老师 一、实验目的 随着社会信息量的极大增长，要求计算机处理的信息与日俱增，涉及到社会生活的各个方面。因此，文件管理是操作系统的一个非常重要的组成部分。学生应独立用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。从而对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解，掌握它们的实施方法，加深理解课堂上讲授过的知识。 二、实验要求及实验环境 用高级语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的工作过程。要求设计一个10个用户的文件系统，每次用户可保存10个文件，一次运行用户可以打开5个文件。系统能够检查打入命令的正确性，出错时能显示出错原因。对文件必须设置保护措施，例如只能执行，允许读等。在每次打开文件时，根据本次打开的要求，在此设置保护级别，即有二级保护。文件的操作至少有Create、delete、open、close、read、write等命令。 所编写的程序应采用二级文件目录，即设置主文件目录和用户文件目录。前者应包含文件主及它们的目录区指针；后者应给出每个文件占有的文件目录，即文件名，保护码，文件长度以及它们存放的位置等。另外为打开文件设置运行文件目录（AFD），在文件打开时应填入打开文件号，本次打开保护码和读写指针等。 三、设计思想（本程序中的用到的所有数据类型的定义，主程序的流程图及各程序模块之间的调用关系） 实时操作系统实验报告 专业：11通信工程 学号：20110306136 姓名: 王帅 指导老师：申屠浩 实验二 任务管理实验 实验目的： 1、理解任务管理的基本原理，了解任务的各个基本状态及其变迁过程； 2、掌握μC/OS -II 中任务管理的基本方法（挂起、解挂）； 3、熟练使用μC/OS -II 任务管理的基本系统调用。 实验要求与思路： 为了体现任务的各个基本状态及其变迁过程，本实验设计了T0、T1和T3三个任务，它们交替运行，如图2-2所示。 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 图2-2 注意： 图中的栅格并不代表严格的时间刻度，而仅仅表现各任务启动和执行的相对先后关系。 说明： 在系统完成初始化后，可以先创建并启动优先级最低的TaskStart ，由它创建其他3个应用任务T0、T1和T2，之后整个系 T0 T2 T1 T0 T1 T2 T1 T0 统的运行流程如下： 1）优先级最高的T0开始执行，之后T0挂起自己； 2）然后系统调度选中T1开始执行，之后T1挂起自己； 3）接着系统调度选中T2,之后唤醒T0； 4）如此循环 实现提示： 在启动任务中创建三个任务后，应挂起任务1和任务2。 在每个任务恢复其它任务并挂起自己之前，显示当前三个任务的状态，并延时1秒。 函数说明： void PC_GetDateTime (char *s)； 获取"YYYY-MM-DD HH:MM:SS"格式的时间字串存放在字符串s中，s的长度最少为21字节。 void PC_DispStr (INT8U x, INT8U y, INT8U *s, INT8U color)； 在y行x列以color颜色值显示字串s，注意color由背景色和前景色两种颜色构成。 INT8U OSTimeDlyHMSM (INT8U hours, INT8U minutes, INT8U seconds, INT16U milli)； 按时、分、秒、毫秒设置进行延时。 void OSTimeDly (INT16U ticks) 按ticks值进行延时，1 ticks一般为10ms。 INT32U OSTimeGet (void) 操作系统实验题：设计一若干并发进程的进程调度程序 一、实验目的 无论是批处理系统、分时系统还是实时系统，用户进程数一般都大于处理机数，这将导致用户进程互相争夺处理机。这就要求进程调度程序按一定的策略，动态地把处理及分配给处于就绪队列中的某一进程，以使之执行。进程调度是处理机管理的核心内容。本实验要求采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法编写和调试一个简单的进程调度程序。通过本实验可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念。并体会了优先数和先来先服务调度算法的具体实施办法。 二、实验要求 用高级语言编写和调试一个进程调度程序，以加深对进程的概念及进程调度算法的理解． 三、实验内容 进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法（将用户作业和就绪进程按提交顺序或变为就绪状态的先后排成队列，并按照先来先服务的方式进行调度处理）。 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。 进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程输入的时间。 进程的运行时间以时间片为单位进行计算。 每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。 就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1来表示。 如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。 每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。重复以上过程，直到所要进程都完成为止。 四、实验算法流程 调度算法的流程图如下: 实验七实验报告 实验名称：7 存储管理 实验目的： 1.观察系统存储器使用情况 2.观察进程使用存储器的情况 3.掌握通过内存映像文件提高性能的方法 4.掌握动态内存分配技术 实验时间 3学时 预备知识： 1.存储相关的命令 free 显示系统使用和未被使用的内存数量（可以实时执行） 输出包含的标题有 3 行信息： Mem。此行包含了有关物理内存的信息。包括以下详细内容： total。该项显示可用的物理内存总量，单位为KB。该数字小于安装的物理内存的 容量，是因为内核本身也要使用一小部分的内存。 used。该项显示了用于应用程序超速缓存数据的内存容量。 free。该项显示了此时未使用且有效的内存容量。 Shared/buffers 缓冲区/cached。这些列显示了有关内存如何使用的更为详细的信息。 -/+ buffers/cache。Linux 系统中的部分内存用来为应用程序或设备高速缓存数据。这部分内存在需要用于其他目的时可以释放。 free列显示了调整的缓冲区行，显示释放缓冲区或高速缓存时可以使用的内存容量。 Swap。该行显示有关交换内存利用率的信息。该信息包含全部、已使用和释放的可用内存容量。 vmstat 报告进程、内存、分页、IO等多类信息（使用手册页） size 列出目标文件段大小和总大小（使用手册页） 2./proc文件系统（使用手册页man 5 proc） /proc/meminfo 内存状态信息 /proc/stat 包含内存页、内存对换等信息。 /proc/$pid/stat 某个进程的信息(包含内存使用信息) /proc/$pid/maps某个进程的内存映射区信息，包括地址范围、权限、偏移量以及主次设备号和映射文件的索引节点。 /proc/$pid/statm 某个进程的内存使用信息，包括内存总大小、驻留集大小、共享页面数、文本页面数、堆栈页面数和脏页面数。 3.内存映像文件 内存映像文件是指把一个磁盘文件映像到内存中，二者存在逐字节的对应关系。这样做可以加速I/O操作，并可以共享数据。 3.1 mmap（建立内存映射） 表头文件#include 第12章文件管理 复习题： 12.1、域和记录有什么不同？ 答：域（field）是基本数据单位。一个域包含一个值。记录（record）是一组相关的域的集合，它可以看做是应用程序的一个单元。 12.2、文件和数据库有什么不同？ 答：文件（file）是一组相似记录的集合，它被用户和应用程序看做是一个实体，并可以通过名字访问。数据库（database）是一组相关的数据集合，它的本质 特征是数据元素间存在着明确的关系，并且可供不同的应用程序使用。 12.3、什么是文件管理系统？ 答：文件管理系统是一组系统软件，为使用文件的用户和应用程序提供服务。12.4、选择文件组织时的重要原则是什么？ 答：访问快速，易于修改，节约存储空间，维护简单，可靠性。 12.5、列出并简单定义五种文件组织。 答：堆是最简单的文件组织形式。数据按它们到达的顺序被采集，每个记录由一串数据组成。顺序文件是最常用的文件组织形式。在这类文件中，每个记录 都使用一种固定的格式。所有记录都具有相同的长度，并且由相同数目、长度 固定的域按特定的顺序组成。由于每个域的长度和位置已知，因此只需要保存 各个域的值，每个域的域名和长度是该文件结构的属性。索引顺序文件保留 了顺序文件的关键特征：记录按照关键域的顺序组织起来。但它还增加了两个 特征：用于支持随机访问的文件索引和溢出文件。索引提供了快速接近目标记 录的查找能力。溢出文件类似于顺序文件中使用的日志文件，但是溢出文件中 的记录可以根据它前面记录的指针进行定位。索引文件：只能通过索引来访 问记录。其结果是对记录的放置位置不再有限制，只要至少有一个索引的指针 指向这条记录即可。此外，还可以使用长度可变的记录。直接文件或散列 文件：直接文件使用基于关键字的散列。 12.6、为什么在索引顺序文件中查找一个记录的平均搜索时间小于在顺序文件中的平均 搜索时间？ 答：在顺序文件中，查找一个记录是按顺序检测每一个记录直到有一个包含符合条件的关键域值的记录被找到。索引顺序文件提供一个执行最小穷举搜索的索引 结构。 12.7、对目录执行的典型操作有哪些？ 答：搜索，创建文件，删除文件，显示目录，修改目录。 12.8、路径名和工作目录有什么关系？ 答：路径名是由一系列从根目录或主目录向下到各个分支，最后直到该文件的路径 中的目录名和最后到达的文件名组成。工作目录是一个这样的目录，它是含有用 户正在使用的当前目录的树形结构。 12.9、可以授予或拒绝的某个特定用户对某个特定文件的访问权限通常有哪些？ 答：无（none），知道（knowledge），执行（execution），读(reading)，追加（appending）， 更新（updating），改变保护（changing protection），删除（deletion）。 12.10、列出并简单定义三种组块方式。 答：固定组块（fixed blocking）：使用固定长度的记录，并且若干条完整的记录被保存在一个块中。在每个块的末尾可能会有一些未使用的空间，称为内部碎片。 昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （201 —201 学年第二学期） 课程名称：操作系统开课实验室：年月日 一、实验目的 用C或C++语言编写和调试一个简单的文件系统，模拟文件管理的基本功能。从而 对各种文件操作命令的实质内容和执行过程有比较深入的了解。 二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图） 用C模拟实现文件系统的管理；要求设计一个多级目录结构的文件系统，能正确描述文件控制块，采用合理的外存分配方式，能实现基本的目录及文件的操作，包括创建、删除、重命名、复制、移动等功能，并对文件有一定的存取权限控制。 功能设计: Help 显示命令帮助 dir 显示当前目录下的文件和文件夹 exit 退出系统 create [文件名] 创建文本文件 cdir [目录名] 创建文件夹 read [文件名] 读取一个文件最多可同时读取五个 close[文件名] 关闭一个文件 edit [文件名] 编辑一个文件 cd [目录名] 进子目录或者上级目录 attr [文件名] 显示该文件的属性 del [文件名] 删除文件 rename [文件名] 重命名 编辑功能流程图 删除文件流程图创建文件流程图 核心算法: bool Format(void); //格式化 bool install(void); //装载虚拟硬盘的数据 void login(void); /用户登陆 void showMenu(void);//显示功能菜单 bool onAction(void);//用户选择功能并执行 void createFile(string str);//创建文件 bool read(string str);//读取文件 void editFile(string str);//编辑文件 void Delete(string str);//删除一个文件 数据结构: /*---------常变量------*/ const unsigned int BLOCK_SIZE=512; //块长 const unsigned int DATA_BLOCK_NUM=512; //数据块数量 const unsigned int DINODE_START=4*BLOCK_SIZE; //inode起始位置 const unsigned int DINODE_SIZE=512; //inode大小 const unsigned int DINODE_NUM=32; //inode数量 const unsigned int DATASTART=(2+DINODE_NUM)*BLOCK_SIZE; //数据区的开始地址 const unsigned int ACCOUNT_NUM=10; //用户数量 /*inode结构体*/ struct inode{ unsigned short di_tag; /*inode标识*/ unsigned short di_number; /*关联文件数，当为0时表示删除文件,如一个目录至少 包含两个文件:"."和".."*/ unsigned short di_mode; /*存取模式:0为目录,1为文件*/ unsigned short di_userID; /*当前inode所属用户0为根目录ID,一次下去是管理员目 文件管理系统模拟 1.实验目的 通过一个简单多用户文件系统的设计，加深理解文件系统的内部功能及内部实现 2.实验内容 为Linux系统设计一个简单的二级文件系统。要求做到以下几点： （1）可以实现下列几条命令（至少4条） login 用户登录 dir 列文件目录 create 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 read 读文件 write 写文件 （2）列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度； （3）源文件可以进行读写保护。 3.实验提示 （1）首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改。 （2）用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。入file0,file1,file2…并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。 4.源代码 #include操作系统实验报告--实验一--进程管理
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实时操作系统报告
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