课程设计
课程设计名称：计算机操作系统
专业班级：计算机科学与技术
学生姓名：
学号：
指导教师：
课程设计时间：
操作系统专业课程设计任务书
说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页
目录
一、设计目的
为了掌握Linux环境下常用编译工具如gcc/g++/nasm及开源虚拟机bochs 的下载、安装、使用，掌握x86架构下分页式存储管理系统的基本原理,设计一个请求分页式虚拟存储系统。掌握Linux系统下程序的编写及运行等方面展开实验。
二、设计要求
2.1要求熟练掌握sudo apt-get install的用法。
2.2要求能够掌握分页存储管理系统的基本原理。
2.3要求学会在Linux系统下编写程序、执行程序。
三、设计内容
3.1运行环境
3.1.1虚拟机系统下
3.1.2使用Ubuntu下提供的apt-get软件包安装工具安装vim、 g++ 、nasm 、bochs等
3.2 2.详细设计
1）回顾虚拟页式存储系统：作业分页，内存分块，只有当进程要使请认真阅读readme.txt文件，弄清楚各个文件的作用
2）用其虚拟内存时,其对应的数据才装入物理内存。
3）完成frame_pool.H 、frame_pool.C 、page_table.C三个文件，其中
page_table.H已经提供，我们需要添加page_table.C,自己设计并实现这些函数。
4）在frame_pool.H定义所需要的数据结构，在frame_pool.C完成这些函数。
添加代码如下所示：
class FramePool {private: unsigned long base_frame_no; unsigned long nframes;
unsigned long info_frame_no; unsigned char* free_frames;
public:static const unsigned char USED -1;static const unsigned char UNUSED -0;
static const unsigned int FRAME_SIZE -4096;
public:FramePool(unsigned long _base_frame_no,unsigned long _nframes,
unsigned long _info_frame_no);
5）建立Frame_pool.C文件
系统中使用位示图bitmap标识页面是否使用，start_frame表示第一个页面的起始地址（如系统内存池从2M开始），pool_size表示在用户池中页框的总数（如系统内存池的页框从2M~4M，因此共有（4M-2M）/4KB=512个页框）。初始化用户池中位示图的内容
Frame_pool::frame_pool（）初始化bitmap记录系统中所有物理块是否可用，如果可用设置为0，否则为1。
Frame_pool::get_frame（）通过该方法去查询bitmap，查找可用物理块号。
FramePool::mark_inaccessible( )方法将bitmap中对应位置置1。
FramePool::release_frame（）方法将bitmap中对应位置置0。
设计一个私有函数set_frame_flag ，来设置某一个字节的某个bit为0或则为1。
6）打开page_table.H
页表如下图所示：
其中，页面大小为4K，即可用12位表示页内地址，各个位含义如上图页表所示，其余20位表示页号，即1M。
7）创建一个文件：page_table.C
PageTable::init_paging()给私有变量传递参数。PageTable::PageTable()构造函数。
当bochs启动时，start.asm首先被读入到软盘镜像文件中，并将kernel.C 放入到内存1MB-2MB空间内，然后启动CPU运行，操作系统开始启动。
#include "page_table.H"
#include "exceptions.H"
#include "frame_pool.H"
#include "paging_low.H"
FramePool* PageTable::kernel_mem_pool =NULL;
FramePool* PageTable::process_mem_pool =NULL;
unsigned long PageTable::shares_size;
PageTable*PageTable::current_page_table;
void PageTable::init_paging(FramePool* _kernel_mem_pool,
FramePool* _process_mem_pool,
const unsigned long _shared_size)
{
kernel_mem_pool =_kernel_mem_pool;
process_mem_pool =_process_mem_pool;
shared_size =_shared_size;
}
PageTable::PageTable(){
unsigned long phys_address =0;
page_directory =(unsigned long*) (kernel_mem_pool->get_frame()* PAGE_SIZE);
unsigned long* page_table=(unsigned long*)(kernel_mem_pool->get_frame() *PAGE_SIZE);
for(unsigned int i=0;i page_table[i]=phys_address|3 phys_address+=PAGE_SIZE; } page_directory[0]=(unsigned long) page_table |3; for(unsigned int i=1;i { page_directory[i]=0|2; } void PageTable::enable_paging() { writE_cr3((unsigned long )(current_page_table->page_directory)); write_cr0(read_cr0()|0x80000000); } void PageTable::handle_fault(REGS *_r) { unsigned int page_fault_addr=read_cr2() unsigned long* page_table; Console::putui(page_fault_addr); Console::puts("\n"); unsigned int page_dir_entry+page_fault_addr >>22; unsigned long page_table_addr =current_page->directory[page_dir_entry]; if ((page_fault_addr & 0x01)==0) { unsigned long new_page_table_addr=kernel_mem_pool ->get_frame() *PAGE_SIZE; page_table=(unsigned long*)(new_page_table_addr); current_page_table->page_directory[page_dir_entry]=(unsigned long) new_page_table_addr|3; for(unsigned int i=0;i { page_table[i]=0x00; } } else{ page_table=(unsigned long*)(page_table_addr &0xFFFF000); } unsigned long free_frame_no=process_mem_pool->frame(); page_table[page_tab_entry]=(free_frame_no*PAGE_SIZE)|7; } 代码如下： #include "page_table.H" #include "exceptions.H" #include "frame_pool.H" #include "paging_low.H" FranePool* PageTable::kernel_mem_pool = NULL; FramePool* PageTable::process_mem_pool = NULL; unsigned long PageTable::shared_size; PageTable* PageTable::curent_page_table; void PageTable::init_paging(FarmePool* _kernel_mem_pool, FramePool* _process_mem_pool, const unsigned long _shared_size) { kernel_mem_pool = _kernel_mem_pool; process_mem_pool = _process_mem_pool; shared_size = _shared_size; } PageTable::PageTable() { unsigned long phys_address = 0; page_directory = (unsigned long *)(kernel_mem_pool->get_frame() * PAGE_SIZE); unsigned long * page_table = (unsigned long *)(kernel_mem_pool->get_frame() * PAGE_SIZE); for(unsigned int i = 0; i { page_table[i] = phys_adress | 3; phys_adress += PAGE_SIZE; } page_directory[0] = (unsigned long) page_table | 3; for(unsigned int i = 1;i < ENTRIES_PER_PAGE;i++) { page_directory[i] = 0 | 2; } } void PageTable::enable_paging() { write_cr3 ((unsigned long ) (current_page_table_>page_directory)); write_cr0(read_cr0() | 0x80000000); } void PageTable::handle_fault(REGS * _r) ( unsigned int page_fault_addr = read_cr2(); unsigned long* page_table; Console::putui(page_fault_addr); Console::puts("\n"); unsigned int page_dir-entry = page_fault_addr >>22; unsigned int page_dir-entry = (page_fault_addr & (0x03FF << 12)) >> 12; unsigned long page_table_addr = current_page_table->page_directory[page_dir_entry]; if ((page_fault_addr & 0x01 == 0) { unsigned long new_page_table_addr = kernel_men_pool -> get_frame() * PAGE_SIZE; page_table = (unsigned long*) (new_page_table_addr); current_page_table->page_directory[page_dir_entry] = (unsigned long new_page_table_addr | 3; for(unsiqned int i =0;i { page_table[i]=0x00; } }else{ //Page table has been present, but the entry in page table is not present //get page table address from page_table_addr page_table=(unsigned long*) {page_table_addr&0xFFFFF000); } //find a free framo from process memory pool and give it to page table entry unsigned long free_framo_no=process_mem_pool->get_framo(); //attributo set to; user level,read/write, present(111 in binary) page_table(page_tab_entry)=(free_framo_no*PAGE_SIZE)1 7; #include "frame_pool.H" #define MB * (0x1 << 20) #define kB * (0x1 << 20) Framepool::Framepool( unsigned long _base_frame_no, unsigned long _nframe, unsigned long _info_frame_no) { base_frame_no =_base_frame_no; nframes =_nframes; info_frame_no =_info_frame_no; if (info_frame_no == 0) { info_frame_no - (2MB)/FRAME_SIZE; } free_frames =(unsigned char*)(info_frame_no * FRAME_SIZE); unsigned long total_bitmap_bytes = (nframes + 7) /8; for( unsigned long i = 0;i { free_frames[ i ] =0x00; } set_frame_flag(info_frame_no,USED); } ///////////////////////////////// unsigned long Framepool::get_frame(){ unsigned long which_byte_free; unsigned char val; unsigned long total_bitmap_bytes = (nframes + 7) /8; for(which_byte_free = 0;which_byte_free val = *(free_frame + which_byte_free); if(val !=0xFF)break; } if(val == 0xFF)return 0; char bit = 0; while(1) { if ((va;&(USED< bit++; } unsigned long abs_free_frame_add =base_frame_no + which_byte_free *8 + bit; set_frame_flag( abs_free_frame_add ,USED); return abs_free_frame_add; } void Framepool::mark_inaccessible(unsigned long _base_frame_no, unsigned long _nframe,) { for(unsigned long i = 0;i < _nframes; i++) { set_frame_flag(_base_frame_no + i,USED); } } void Framepool::release_frame( unsigned long _frame_no) { set_frame_flag(_frame_no,UNUSED); } inline void Framepool::set_frame_flag(unsigned long _frame_no, unsigned char ifused) { _frame_on -= base_frame_on; int bit_counter = _frame_on%8; unsigned char mask = 0; if(ifused ==USED) { mask=(0x01 << bit_counter); *(free_frames + _frame_no /8) |=mask; }else { mask=(~(0x01 << bit_counter)); *(free_frames + _frame_no /8) &=mask; } } #include "page_table.H" #include "exceptions.H" #include "frame_pool.H" #include "paging_low.H" FranePool* PageTable::kernel_mem_pool = NULL; FramePool* PageTable::process_mem_pool = NULL; unsigned long PageTable::shared_size; PageTable* PageTable::curent_page_table; void PageTable::init_paging(FarmePool* _kernel_mem_pool, FramePool* _process_mem_pool, const unsigned long _shared_size) { kernel_mem_pool = _kernel_mem_pool; process_mem_pool = _process_mem_pool; shared_size = _shared_size; } PageTable::PageTable() { unsigned long phys_address = 0; page_directory = (unsigned long *)(kernel_mem_pool->get_frame() * PAGE_SIZE); unsigned long * page_table = (unsigned long *)(kernel_mem_pool->get_frame() * PAGE_SIZE); for(unsigned int i = 0; i { page_table[i] = phys_adress | 3; phys_adress += PAGE_SIZE; } page_directory[0] = (unsigned long) page_table | 3; for(unsigned int i = 1;i < ENTRIES_PER_PAGE;i++) { page_directory[i] = 0 | 2; } } void PageTable::enable_paging() { write_cr3 ((unsigned long ) (current_page_table_>page_directory)); write_cr0(read_cr0() | 0x80000000); } void PageTable::handle_fault(REGS * _r) { unsigned int page_fault_addr = read_cr2(); unsigned long* page_table; Console::putui(page_fault_addr); Console::puts("\n"); unsigned int page_dir_entry = page_fault_addr >> 22; unsigned int page_tab_entry = (page_fault_addr & (0x03FF << 12)) >> 12; unsigned long page_table_addr = current_page_table->page_directory[page_dir_entry]; if((page_fault_addr & 0x01) == 0) { unsigned long new_page_table_addr = kernel_mem_pool ->get_frame() *PAGE_SIZE; page_table =(unsigned long*)(ew_page_table_addr); current_page_table->page_directory[page_dir_entry] = ( unsigned long)new_page_table_addr | 3; for( unsigned int i = 0;i< ENTRIES_PAR_PAGE; i++) { page_table[i] = 0x00; } }else { page_table =(unsigned long*)(page_table_addr &0xfffff000); } unsigned long free_frame_no = process_mem_pool ->get_frame(); page_table[page_tab_entry] = (free_frame_no *PAGE_SIZE) | 7; } 8）编写Makefile文件 执行makefile文件，即make –f makefile.linux 3.3调试分析 修改bochsrc.bxrc文件，增加display_library:sdl属性 去掉所有用户的可执行属性 增加copykernel.sh文件的可执行属性 建立/mnt/floppy目录 修改引导程序copykernel.sh文件，添加强制卸载属性。 执行引导程序 运行模拟器，得到运行界面 3.4 运行结果 四、总结（感想和心得等） 通过这次实验，我掌握了Linux环境下常用编译工具的下载、安装、使用。掌握x86架构下分页式存储管理系统的基本原理。并熟悉了Linux系统下程序的编写及运行。加深了对操作系统的认识,了解了操作系统中各种资源分配算法的实现,特别是对虚拟存储页面置换有了更深入的了解,并能够用高级语言进行模拟演示。这次的操作系统的任务量比较大，我投入了很多的时间和精力完成大量代码编写和运行调试才完成了系统的设计。当然过程有运行错误，但是在老师的指导和同学的帮助下，完成本次试验！ 五、参考文献 1、计算机操作系统基础汤晓丹、梁红兵西安电子工业出版社 2、操作系统孟庆昌北京电子工业出版社 3、计算机操作系统教程张尧学清华大学出版社 浅谈操作系统 摘要 随着科学技术的不断发展与创新，计算机得到了广泛的普及和应用，同时计算机的操作系统也在不断的发展和完善当中。21世纪是信息的时代，最重要的体现就是计算机技术的广泛应用及发展，操作系统作为计算机系统的基础是管理计算机软硬件资源、控制程序运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的一种系统，本文主要是通过对操作系统及其发展情况来进行分析，了解计算机操作系统发展的基本情况，阐述未来操作系统的发展趋势，从而促进计算机技术的不断的进步。 关键词：计算机；操作系统；发展； 一、计算机操作系统的发展史 操作系统是管理计算机硬件资源，控制其他程序运行并为用户提供交互操作界面的系统软件的集合。操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。操作系统所处位置作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。 原始的操作系统主要是从批次模式开始，然后逐渐的发展到分时机制的模式，后来由于多处理器时代的到来，整个操作系统也逐渐有多处理器的协调功能，继而出现了分布式的系统。操作系统主要发展可分为四个阶段：纯手工操作阶段、批次处理阶段、多道程序系统阶 段及现代操作系统阶段。整个系统的发展主要面临着技术上的难题，主要体现的是计算机硬件技术的发展限制了软件的发展和操作系统的不稳定性。 二、计算机中常用的操作系统 计算机操作系统作为计算机系统的基础是管理电脑软硬件系统的程序。计算机系统的种类多，经常是通过应用领域来划分的，其中应用程序主要是包括桌面、服务器、主机以及嵌入几个应用领域的操作系统。常用的操作系统分类如下。 1.Windows系统 Windows系统作为计算机内较为常见的操作系统，在人们的日常生活和学习中都应用的较为普遍，Windows系统作为现代最为流行的操作系统，其在技术方面也是非常成熟的。目前最新版本的Windows 操作系统为Windows10。 2.UNIX系统 UNIX系统有自身较为统一的实施标准和认证规范，并且利用该规范，还可以对UNXI系统进行程序的移植，并且促进了UNIX的发展及应用程序的开发，UNXI已经开始作为大型机器、网络服务器及工作中的主流操作系统，并且其自身的发展还在一定的程度上推动了Linux等开源UNIX类操作系统的发展。 3.Linux系统 Linux系统是在UNIX的基础上进行发展的，其开源模式的软件环境极其价值越来越受到社会，并且其软件的运行环境及其价值越来 课程设计 课程设计名称：计算机操作系统 专业班级：计算机科学与技术 学生姓名： 学号： 指导教师： 课程设计时间： 操作系统专业课程设计任务书 说明：本表由指导教师填写，由教研室主任审核后下达给选题学生，装订在设计（论文）首页 目录 一、设计目的 为了掌握Linux环境下常用编译工具如gcc/g++/nasm及开源虚拟机bochs 的下载、安装、使用，掌握x86架构下分页式存储管理系统的基本原理,设计一个请求分页式虚拟存储系统。掌握Linux系统下程序的编写及运行等方面展开实验。 二、设计要求 2.1要求熟练掌握sudo apt-get install的用法。 2.2要求能够掌握分页存储管理系统的基本原理。 2.3要求学会在Linux系统下编写程序、执行程序。 三、设计容 3.1运行环境 3.1.1虚拟机系统下 3.1.2使用Ubuntu下提供的apt-get软件包安装工具安装vim、 g++ 、nasm 、bochs等 3.2 2.详细设计 1）回顾虚拟页式存储系统：作业分页，存分块，只有当进程要使请认真阅读readme.txt文件，弄清楚各个文件的作用 2）用其虚拟存时,其对应的数据才装入物理存。 3）完成frame_pool.H 、frame_pool.C 、page_table.C三个文件，其中 page_table.H已经提供，我们需要添加page_table.C,自己设计并实现这些函数。 4）在frame_pool.H定义所需要的数据结构，在frame_pool.C完成这些函数。 添加代码如下所示： class FramePool {private: unsigned long base_frame_no; unsigned long nframes; unsigned long info_frame_no; unsigned char* free_frames; public:static const unsigned char USED -1;static const unsigned char UNUSED -0; static const unsigned int FRAME_SIZE -4096; public:FramePool(unsigned long _base_frame_no,unsigned long _nframes, unsigned long _info_frame_no); 5）建立Frame_pool.C文件 系统中使用位示图bitmap标识页面是否使用，start_frame表示第一个页面的起始地址（如系统存池从2M开始），pool_size表示在用户池中页框的总数（如系统存池的页框从2M~4M，因此共有（4M-2M）/4KB=512个页框）。初始化用户池中位示图的容 Frame_pool::frame_pool（）初始化bitmap记录系统中所有物理块是否可用，如果可用设置为0，否则为1。 Frame_pool::get_frame（）通过该方法去查询bitmap，查找可用物理块号。 一引言 1.1实验的性质、目的和任务 1.1.1性质 操作系统是计算机专业的核心系统，此课程设计用于模拟操作系统的实现。操作系统对计算机系统资源实施管理，是所有其他软件与计算机硬件的唯一接口，所有用户在使用计算机时都要得到操作系统提供的服务。要掌握操作系统的基本概念、基本原理、设计方法和实现技术，具有初步分析实际操作系统的能力，为其今后在相关领域开展工作打下坚实的基础。 1.1.2任务 模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括四部分内容：文件管理和用户接口、存储管理、设备管理、进程管理。 1.1.3目的 通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理解；通过模拟操作系统原理的实现练习编程，进一步了解操作系统的实现方法；练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力。 1.2实验要求和实验意义 实现对操作系统的模拟，具体是在采用文件分配表的基础上实现单用户的磁盘文件管理部分和用户接口；加深对操作系统的工作原理和实现方式的理解，提高动手实践的能力。 1.3论文结构安排 本论文主要内容：引言、系统分析与设计、系统实现、结束语、参考文献。 二系统分析与设计 2.1系统要求 模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括四部分内容：文件管理和用户接口、存储管理、设备管理、进程管理。 2.2主要模块 2.2.1文件模块 2.2.1.1文件模块的定义 文件是在逻辑上具有完整意义的信息组合，它有一个名字做标识符。一个文件必须要有一个文件名，用户利用文件名来访问文件。文件名通常由一串字符构成，名字的长度因系统而异。文件系统具有5大功能：完成文件存储空间的管理，实现文件名到物理地址的映射，实现文件和目录的操作管理，提供文件共享能力和安全可靠措施，文件系统向用户提供了有关文件和目录操作的接口。 2.2.1.2文件的逻辑结构 文件的逻辑结构采用流式结构，流式文件指文件内的数据不再组成记录，只是一串的信息组合，字符是构成文件的基本单位，这种文件常常按长度来读取所需信息。 文件的内容均采用文本文件，系统中有两种文件：一种是存放任意字符的文件；一种是可执行文件：可执行文件的内容就是系统内进程的程序体。 2.2.1.3文件的物理结构 实验中采用显示链接的物理文件结构，把磁盘中每一块的指针部分提出来，组织在一起，形成文件分配表（FAT表）。一个磁盘仅设置一张文件分配表，磁盘有多少块，文件分配表就有多少项，若文件的一个磁盘块号为i，则这个文件的下一个磁盘的块号应该记录在文件分配表的第i项。 2.2.1.4磁盘模拟 用一个文件C模拟磁盘，磁盘的每个盘块64字节，模拟磁盘共有128块。第0，1块存放文件分配表，第2块存放根目录，其余存放子目录和文件。 2.2.1.5目录结构 目录结构采用树形目录结构。 目录项内容（8个字节） 目录名，文件名：2个字节； 扩展名：2个字节（目录没有扩展名）。 操 作 系 统 发 展 过 程 论 文 操作系统的发展 摘要：现在社会，操作系统进入了社会生活的各个方面, 涉及大型计算机、个人计算机、移动便携设备、其他自动化设备等各个层次的应用领域。操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的重要组成部分，是一个重要的系统软件，它负责管理计算机系统的硬、软件资源和整个计算机的工作流程，协调系统部件之间,系统与用户之间、用户与用户之间的关系。电子计算机诞生以来, 计算机操作系统的研究取得了长足进展。在几十年的发展历程中, 各种操作系统应运而生,面对外国商业软件在中国的事实垄断, 重新审视中国基础软件发展战略、配套政策和实施方法已经到了刻不容缓的地步。 本文主要以计算机操作系统的发展过程为核心地位同时对它的技术变革作出了分析,同时对算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述。 关键词：操作系统发展现状问题新技术 引言 操作系统是控制其他程序运行，管理系统资源并为用户提供操作界面的系统软件的集合。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。 操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。 目录 （一）、操作系统的简单介绍 （二）、操作系统的发展 （三）、操作系统新技术 （四）、操作系统发展现状 （五）、结语 （一）、操作系统的基本介绍 操作系统的功能： 简答题---练习题 1．文件的物理结构有哪几种为什么说串联文件结构不适合于随机存取 2．在单处理机的请求分页系统中，在CPU上执行的进程A发生缺页中断时进入什么状态系统处理完缺页中断后到就绪队列中再次调度用户进程时，结果调度到的仍然是A 进程，有可能出现这种情况吗为什么 3．目录文件可以分为哪些种类说明它们各自的特点(包括优缺点)。 4．解释ＰＶ操作的含义及其信号量的物理意义。 5．在单处理机的分时系统中，在CPU上执行的进程A用完时间片后，系统进行切换，结果调度到的仍然是A进程。有可能出现上述情况吗为什么 6．常用的文件存储空间的管理方法有哪几种试述它们各自的优缺点。 7．分析死锁与阻塞的根本区别 8．进程的生存周期包括哪三个基本状态作业调度与进程调度的主要区别是什么 9．分析在生产者和消费者问题中，是否可以交换两个P和V操作的顺序，并说明原因。10．判断下列同步问题是否有错若有错则指出错误的原因,并改正（14分）： (1)设p1和P2两进程共用一缓冲区Buf,P1向Buf写信息,P2从Buf中读出信息, 算法描述如图1所示。 (2)设A1和A2为两并发进程,它们共享一临界资源,执行算法见图2. P1进程 P2进程 A1进程 A2进程 向Buf写信息 V(S) V(S1) V(S2) S的初值为0 S1,S2的初值为1 图 1 图 2 11.什么是操作系统的主要功能 12.批处理、分时和实时系统的特征 13.多道程序(multipropramming)和多重处理(multirocessing)有何区别 14.讨论操作系统可以从哪些角度出发，如何把它们统一起来 15.设计计算机操作系统与哪些硬件器件有关 16.终端处理程序应具有那些功能 17.系统调用与一般的过程调用有什么差别 18.命令解释程序的主要作用是什么 19.系统调用的执行过程分可分为哪几步 系统有什么特点 21.什么是进程间的互斥什么是进程间同步 22. 并发进进程所受的制约关系有哪两种引起制约的原因是什么 23.在生产者-消费者问题中，我们设置三个信号灯，一个用于互斥的信号灯mutex,起初值为1；另外两个信号灯是：full(初值为0，用以指示缓冲区内是否有物品)和empty （初值为n,表示可利用的缓冲区数目）。试写出此时的生产者-消费者问题的描述。24.作业调度的性能评价标准有哪些这些性能评价标准在任何情况下都能反映调度策略的优劣吗 25.请说明在生产者－消费者问题的描述中，P操作颠倒会产生死锁吗为什么 个进程共享m个同类资源，每一个资源在任意时刻只能供一个进程使用，每一进程对任意资源都只能使用一有限时间，使用完便立即释放。并且，每个进程对该类资源的最大需求量小于该类资源的数目。设所有进程对资源的最大需要数目之和小于p+m。试证：在该系统中不会发生死锁。 系统采用什么样的进程调度算法它的进程切换调度算法swtch的主要任务是什么 28.存储管理的主要功能是什么 29.段式管理可以实现虚存吗如果可以，简述实现方法。 姓名：慕永利 班级：软件11-2班 学号：23号 日期：2013年11月1日 摘要 在操作系统中引入线程，能够减少程序在并发执行时所付出的时空开销，使OS具有更好的并发性。 线程是进程的一个实体，是独立调度和分配的基本单位。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看作多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分。 总而言之，线程是进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。 关键字：OS（操作系统），ＴＣＢ（线程控制块），进程，线程 目录 1 引言 (4) 1.1 线程问题的引入 (4) 1.2 线程和进程的比较 (4) ２线程理论基础 (5) ２.１线程属性 (5) ２.２线程的状态 (5) ２.３线程的创建和终止 (6) ２.４线程之间的同步和通信 (6) ２.５线程的实现方式 (6) ３线程新技术（超线程技术） (6) 参考文献 (7) 1 引言 1.1线程问题的引入 在早期OS中一直以进程作为能拥有资源和独立运行的基本单位，现在可以有比进程更小的独立运行的基本单位线程。可以用它来提高系统内程序并发执行的程度，从而进一步提高系统的吞吐量。由于近年来多处理及系统得到迅猛发张，线程能比进程更好的提高程序的并发执行程度，充分地发挥多处理机的优越性，所以在多处理机OS中引入线程能够改善OS的性能。 1.2 线程和进程的比较 线程具有许多传统进程所具有的特性，所以又称为轻型进程或进程元，相应的把传统进程称为重型进程，传统进程相当于只有一个线程任务。在引入了线程的OS中通常一个进程都拥有若干个线程，至少也有一个线程。下面我们从调度性、并发性、系统开销和拥有资源等方面对线程和进程进行比较：（１）调度 在传统的操作系统中，作为拥有资源的基本单位和独立调度、分派 的基本单位都是进程。而在引入线程的操作系统中，则把线程作为 调度和分派的基本单位，而进程作为资源拥有的基本单位。把传统 进程的俩个属性分开，使线程基本上不拥有资源，这样线程就能轻 装前行，从而显著的提高系统的并发程度。在同一进程中，线程的 切换不会引起进程的切换，但从一个进程中的线程切换到另一个进 程中的线程时，将会引起进程的切换。 （２）并发性 在引入线程的OS中，不仅进程之间可以并发执行，而且一个进程 的多个线程之间也可以并发执行，使得OS具有更好的并发性，从 而能更加有效的提高系统资源的利用率和系统的吞吐量。 （３）拥有资源 不论是传统的OS，还是引入了线程的OS，进程都可以拥有资源， 是系统中拥有资源的一个基本单位。 （４）系统开销 在创建或撤销进程时，系统都为之创建和回收进程控制块，分配和回收资源，如内存空间和ＩＯ设备等，操作系统所付出的开销明显大于 线程创建和撤销时的开销。就切换而言，进程切换的开销高于线程。此 外，由于一个进程中的多个线程具有相同的地址空间，在同步和通信的 实现方面线程比进程容易。在一些OS中，线程的切换、同步、通信都 无需操作系内核的干预。 操作系统习题集 参考教材： 汤小丹等编著，计算机操作系统（第三版），西安电子科技大学出版社，2007年版； 何炎祥等编著，计算机操作系统，清华大学出版社，2005年版； 邹恒明著，计算机的心智操作系统之哲学原理，机械工业出版社，2009年4月。 第一章操作系统引论 1.1 选择题 1．下列哪一条是在操作系统设计中引入多道程序技术的好处？ A. 使并发执行成为可能 B. 简化操作系统的实现 C. 减少对内存容量的需求 D. 便于实施存储保护 2．Windows XP属于下列哪一类操作系统？ A. 单用户单任务 B. 单用户多任务 C. 多用户 D. 批处理 3．下列哪一条不是批处理系统的优点？D A. 吞吐量大 B. 资源利用率高 C. 系统开销小 D. 响应及时 4．能及时处理由过程控制反馈的数据并作出响应的操作系统是（） A、分时系统 B、网络系统 C、实时系统 D、批处理系统 5．UNIX系统是一个__________操作系统。 A、单用户 B、单用户多任务 C、多用户多任务 D、多用户单任务 6．在分时系统中，当用户数一定时，影响响应时间的主要因素是＿＿。 A、时间片 B、调度算法 C、存储分配方式 D、作业的大小 7．Windows NT属于哪一类操作系统？ A、单用户单任务 B、单用户多任务 C、单道批处理 D、多用户 8．多道程序设计技术是指：多道程序可同时进入A ，在A 的位置B ，为使多道进程并发执行必须为每个用户作业创建进程，批处理系统由C 创建，而分时系统由D 创建。 选择答案： （1）内存（2）系统（3）固定（4）不定（5）进程调度（6）中级调度 （7）作业调度（8）输入进程（9）系统调用（10）命令解释进程 1.2 填空题 1．在手工操作阶段，操作员在进行装卸卡片或磁带等手工操作时，CPU处于空闲等待，我们称这种现象为。 2．多道批处理系统的特征为。 3．批量处理系统的缺点为；。 论文题：论软硬件之间的异构性促进软件技术的发展。 论文题：论软件生产方式的变革促进软件技术的发展 论文题：个性化服务以满足不同个体的需求 论文题：随时随地计算实现多种访问方式 第二部分平台对的要求 论文题：自主配置和自适应协调( ) 论文题：支持跨网络的互连、互通和协作 论文题：管理和协调系统资源的共享 论文题：支持功能、性能和可信性指标动态演化 论文题：浅谈客户端不装操作系统的优劣 第三部分 论文题： 论文题： 论文题： 论文题： 论文题： 论文题： 论文题： 要从这些操作系统适用的应用环境，可行性，存在的问题等方面论述。第四部分操作系统结构 论文题：单体系统结构的分析与研究 论文题：分层系统的分析与研究 论文题：虚拟机结构的分析与研究 论文题：模型的分析与研究 论文题：简述操作系统的引导过程 第五部分存储管理 论文题：内存管理的基本框架 论文题：地址映射的全过程 论文题：内核缓冲区管理 论文题：外部设备存储空间的地址映射 论文题：物理页面的使用和周转 论文题：页面置换算法的实现方案 论文题：高速缓存 论文题：倒排页表 论文题：分页与请求分页 论文题：位示图与 论文题：用户堆栈的扩展 论文题：论（先进先出）页面置换算法的异常问题 第六部分进程管理与死锁 论文题：进程与线程的典型应用分析 论文题：进程通信中有阻塞和无阻塞现象 论文题：静态优先级与动态优先级 论文题：可再入程序的设计要素与实例分析 论文题：操作的实现模型 论文题：()()的应用实例分析 论文题：进程中的调度与切换 论文题：实时系统中的一种互斥方法 论文题：银行家算法避免死锁的研究与实现 第七部分文件管理 论文题：与文件系统的分析与研究 论文题：文件系统的分析与研究 论文题：文件系统的分析与研究 第八部分其它 论文题：请选择一个在课程中没有讨论到的现代操作系统，如, ，的等，查阅资料写一篇文章论述该系统进行进程管理、内存管理、设备管理和文件管理的数据结构与算法，最好能论及其系统管理是如何实施的。 论文题：在进程的同步机制中，有一个工具名为管程（）。最早提供管程的语言为。请查阅资料说明对管程的定义及使用。近年来，为了防止与时间有关的错误，当前最流行的数据库管理系统广泛采用“存储过程”这一工具来实现操作不可分割，它实际上就类似于管程。请查询资料，说明它是如何实现的？标准格式是什么？如何定义和使用？这些系统还有什么其它互斥工具？ 论文题：请作一个调查，如各大学、国家机关、市政府、各大银行或证券公司，看看各种计算机的应用领域都在使用什么样的操作系统，它们分别是什么类型的操作系统，它们选择此类操作系统的原因。调查的内容应该涵盖现代操作系统的主要类别。通过这个调查，你认为限制那些操作系统（除了）广泛使用的关键原因是什么？ 论文题：随着计算机时代的变迁，“信息电器”成为当前最流行的产业：即3C 合一，例如手机、掌中宝、空调、组合音响等。由此产生了嵌入式操作系统（或称实时操作系统），请查询资料，说明这一课题大致在研究什么，有什么特点？如何实现？与我们学习操作系统原理有什么关联。 论文题：即插即用技术（,简称技术）是目前计算机系统设备与部件配置的应用技术。它是在应用系统集成过程中发展起来的。由于一个系统可以配置多种外设，设备也经常变动和改换，它们都要占据一定的系统资源，彼此间在硬件和软件上可能性会产生冲突。因此，在系统中要正确地对它们进行配置和资源匹配不是一件轻松的事，而且，当设备撤除、添置和进行系统升级时，配置过程往往是一个困难的过程。技术正是为了解决设备和部件的自动配置问题脱颖而出的。请查询资料说明技术的功能与特点，并说明技术是如何实施的（例如，是如何实现的支持的）。 论文题：什么是组件（）结构，它的特点是什么？为什么要设计组件？它对软件设计、特别是系统软件的设计有什么影响？请试举例说明，你了解哪种操作系统的设计中使用了组件结构，为什么？ 论文题：请以你使用过或较熟悉的网络操作系统为例说明，网络操作系统在四大资源管理上有什么特点？网络操作系统与传统的操作系统相比，增加了哪些功能才能满足网络用户的各种需求？对此点，请试举一实例加以说明。 论文题：一个优秀的操作系统设计应该具备什么样的特点，如何理解这些设计目标？你认为等操作系统是否具备这些特点，请举例说明。 论文题：客户机／服务器的操作系统体系结构在分布式系统中使用非常广泛，你认为它能够用于单机环境吗？具有很多这种体系结构的特征，那么在这些方 第一章 1．操作系统的目标是什么？ 答：方便性，有效性，可扩充性，开放性。 2．什么是计算机操作系统。 答：是计算机系统中的一个系统软件，能有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并向用户提供各种服务功能，使得用户能够合理、方便、有效地使用计算机，使整个计算机系统能高效运行的一组程序模块的集合。 3．操作系统的三种基本类型是什么。 答：批处理操作系统，分时系统，实时系统 4．试说明多道批处理操作系统的优缺点。 答：优点是资源利用率高，系统吞吐量大。 缺点是平均周转时间长，无交互能力。 5．试叙述多道程序设计的基本概念。 答：在多道批处理系统中，用户所提交的作业首先存放在外存上并排成一个队列，成为“后备队列”；然后，按一定的作业调度算法从后备队列中选择若干个作业调入内存，使它们共享CPU和系统中的各种资源。 6.简述分时系统的工作原理和特征。 答：（1）分时系统采用时间片轮转法，将CPU的访问时间平均分给每个用户，使每个用户都可以访问到中央计算机资源。 （2）分时系统的特性：多路性，独立性，及时性，交互性。 7．操作系统的五大管理功能是什么？ 答： 处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户接口 8．操作系统的四个基本特征。 答：操作系统的四个基本特征分别是： （1）并发性：在多道程序环境下，并发性是指宏观上在一段时间内有多道程序在同时运行。但在单处理机系统中，每一时刻仅能执行一道程序，故微观上这些程序是在交替执行的。 （2）共享性：共享是指系统中的资源可供内存中多个并发执行的进程共同使用。根据资源属性不同分为互斥共享方式和同时访问方式。 （3）虚拟性：在操作系统中的所谓“虚拟”是指通过某种技术把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。 （4）异步性：在多道程序环境下，允许多个进程并发执行，但由于资源等因素的限制，通常，进程执行并非“一气呵成”，而是以“走走停停”的方式运行。 第三章 徐铭彬 1007505151 医智10（1）班 操作系统综述论文 针对Windows、Unix和Linux这三种操作系统的形成与发展历程，以及它们的各种主要版本的OS的功能、性能、特点，应用场合以及所采用的主要技术等等方面的内容，比较它们的共同点与不同点，来谈谈及自己的理解、体会或者疑惑和讨论你心目中未来的操作系统应该是怎么样的。 UNIX是一个功能强大、性能全面的多用户、多任务操作系统，可以应用从巨型计算机到普通PC机等多种不同的平台上，是应用面最广、影响力最大的操作系统。稳定性在目前使用的操作系统中，UNIX是比较稳定的。提供了非常强大的安全保护机制，防止系统及其数据未经许可而被非法访问。早期UNIX的主要特色是结构简炼、便于移植和功能相对强大，经过30来年的发展和进化，形成了一些极为重要并稳定的特色，其中主要包括：1、技术成熟，可靠性高2.、极强的可伸缩性3.、网络功能强4.、强大的数据库支持能力5.、开发功能强6、开放性好7、标准化。8、移植性好。Unix系统功能主要表现在一下几个方面：1、网络和系统管理。2、高安全性。3、通信。4、可连接性。5、Internet。6、数据安全性。 linux:源码开放，有GNU项目支持，是一套免费的操作系统。方便修改源码，对底层的开发。开发工具比较多，精简短小，功能强大。网络性能比较好。移植性比较好。Linux 最早诞生于微机环境，一系列版本都充分利用了X86CPU 的任务切换能力，使X86CPU的效能发挥得淋淋尽致，而这一点连Windows都没有做到。此外，它可以很好地运行在由各种主流RISC芯片搭建的机器上。Linux是一种外观和性能与UNIX相同或更好的操作系统，UNIX上的绝大多数命令都可以在Linux里找到并有所加强。但，Linux不源于任何版本的UNIX 的源代码，并不是UNIX，而是一个类似于UNIX的产品。是一套遵从POSIX 规范的一个操作系统，它能够在普通PC计算机上实现全部的UNIX特性，具有多任务、多用户的能力。它具有UNIX的全部功能，任何使用UNIX操作系统或想要学习UNIX操作系统的人都可以从Linux中获益。作为自由软件有两个特点：一是它免费提供源码，二是爱好者可以按照自己的需要自由修改、复制和发布程序的源码，并公布在Internet上。这就吸引了世界各地的操作系统高手为Linux编写各种各样的驱动程序和应用软件，使得Linux成为一种不仅只是一个内核，而且包括系统管理工具、完整的开发环境和开发工具、应用软件在内，用户很容易获得的操作系统。 Windows系列是完全的多任务操作系统，使用简单方便。Windows 图形界面良好，拥有良好的集成开发环境，操作简单，适合普通用户，界面友好，安全、快速、易用和人性化。它们支持同样的用户接口、网络和安全性。是专用系统，由开发操作系统的公司控制接口和设计。对程序设计和用户接口设计建立了严格的标准。Windows 的设计主要围绕五个重点——针对笔记本电脑的特有设计；基于应用服务的设计；用户的个性化；视听娱乐的优化；用户易用性 简答题 1．什么是进程？进程和程序有什么区别与联系？ 进程是程序的一次执行过程，它由程序段、数据段和进程控制块（PCB）三个部分构成。 进程是一个动态的概念，从建立到消亡，有自己的生命周期；而程序是计算机指令的集合，是一个静态的概念，只要用户或系统不主动删除，它会一直存在于计算机中。 在多道程序环境下，程序的执行已经失去了它原有的封闭型和可再现性，程序必须以进程为载体才能并发执行。一个程序能对应多个进程，即一个程序可（同时或不同时）依托多个进程被执行。 附加：为什么要建立线程？线程和进程有什么区别和联系？（见何炎祥教材P51页2.4节）为了减轻程序在并发执行时的时空开销。 2.在进程的整个生命周期中，可能要经历哪几种状态？简述引起各种状态变迁的典型原因。参考解答：在一个进程的生命周期中至少要经历三种不同的状态：就绪状态态、执行状态和阻塞（等待）状态。此即为“三状态模型”。 在三状态模型中，三种状态之间可能的变迁与变迁原因为： 就绪状态->执行状态：排在就绪队列中的进程当获得处理机的时候，会由就绪态变为执行态； 执行状态->就绪状态： （1）当采用时间片轮转进行处理机调度的时候，一个正在执行的进程执行完一个时间片，则被迫放弃处理机，由执行态变为就绪态，同时调度程序将处理机被分派给下一个就绪队列里的进程； （2）若采用可剥夺的优先级高者优先的调度方法，当一个进程正处于执行状态的时候，一个更高优先级的进程到来，会使得当前正执行的进程被迫放弃处理机，变为就绪 态，同时调度程序将刚到达的高优先级进程调度到处理机上执行； （3）采用多级反馈队列调度，当有更高优先级的进程到来时，正在执行的进程会放弃处理机，回到本队列的末尾排队，状态也由执行态转为就绪态；等等。 执行状态->阻塞状态： （1）一个正在处理机上执行的进程，由于需要I/O操作，放弃处理机，把自己阻塞起来，等待I/O操作的完成； （2）一个正在处理机上执行的进程，由于执行了P操作而等待，也会把自己置为等待（阻塞）状态； 阻塞状态->就绪状态： （1）当一个进程等待的I/O操作完成的时候，该进程会被唤醒，由阻塞状态变为就绪状态； （2）一个由于执行了P（或wait）操作被阻塞的进程，当其它进程释放了它等待的资源（如执行了V（或signal）操作），则该进程被唤醒，由阻塞态变为就绪态；等等。 在三状态模型的基础上增加“创建状态”和“消失状态”，就变为五状态模型；在此基础上再增加“就绪挂起”和“阻塞挂起”两个状态，就成为七状态模型。 3. 什么是临界资源？什么是临界区？举一个临界资源的例子。 在一段时间内只能由一个进程独占的资源叫临界资源，其它进程若也想使用该资源，只有等该资源释放了才能使用。 而使用临界资源的那段代码（或程序）就叫做临界区。 临界资源可以是硬件资源，也可以是软件资源。如打印机、共享变量等都是临界资源的例子。 4.若某资源为临界资源，则 计算机操作系统的发展 ——浅谈操作系统的现状与发展趋势 摘要:操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统的重要组成部 分，是一个重要的系统软件，它负责管理计算机系统的硬、软件资源和整个计算机的工作流程，协调系统部件之间,系统与用户之间、用户与用户之间的关系。随着操作系统的新技术的不断出现, 功能不断增加。操作系统作为一个标准的套装软件必须满足尽可能多用户的需要，于是系统不断膨胀，功能不断增加，并逐渐形成从开发工具到系统工具再到应用软件的一个平台环境。更能满足用户需求。本文主要针对操作系统在计算机发展中的核心地位和技术变革作出了分析,同时对计算机操作系统的功能,发展和分类做了简单的分析和阐述，以及对计算机未来发展趋势做了一个预测。 关键词：计算机操作系统发展历程新技术发展趋势 计算机操作系统所处的地位及效用: 操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源；控制程序运行；改善人机界面；为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一个管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面; 为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。操作系统是一个庞大的管理控制程序，大致包括 5 个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。 操作系统的分类: 目前微机上常见的操作系统有DOS、OS/2、UNIX、XENIX、LINUX、Windows、Netware 等。移动端常见的操作系统有BlackBerry、Windows Mobile、IOS以及大多数基于Linux系统的移动平台，如android、Mameo、Symbian、Palm 等。 但所有的操作系统具有并发性、共享性、虚拟性和不确定性四个基本特征。目前的操作系统种类繁多，很难用单一标准统一分类。根据应用领域来划分，可分为桌面操作系统、服务器操作系统、主机操作系统、嵌入式操作系统。 一、操作系统的基本介绍 1.OS的主要功能 操作系统的基本功能：处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理）、用户接口。 2.OS有哪三种类型？各有什么特点？ 操作系统一般可分为三种基本类型，即批处理系统、分时系统和实时系统。 批处理操作系统的特点是：多道和成批处理。 分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。 实时系统特点：及时响应和高可靠性 3.OS的基本特征是什么？ 并发性、共享性、虚拟技术、异步性 4.OS一般为用户提供了哪三种接口？各有什么特点？ 1.联机命令接口 提供一组命令供用户直接或间接操作。根据作业的方式不同，命令接口又分为联 机命令接口和脱机命令接口。 2.程序接口 程序接口由一组系统调用命令组成，提供一组系统调用命令供用户程序使用。 3.图形界面接口 通过图标窗口菜单对话框及其他元素,和文字组合,在桌面上形成一个直观易懂使用方便的计算机操作环境. 5.OS主要有那些类型的体系结构？ 单体结构、层次结构、微内核结构与客户机-服务器模型、虚拟机结构 6.多道程序设计的主要特点是什么？ 多道程序设计技术是指在内存同时放若干道程序，使它们在系统中并发执行，共享系 统中的各种资源。当一道程序暂停执行时，CPU立即转去执行另一道程序。 [特点]：多道、宏观上并行（不同的作业分别在CPU和外设上执行）、微观上串行（在单CPU上交叉运行）。 7.OS在计算机系统中处于什么地位？ 操作系统在计算机系统中占有特殊重要的位置，所有其他软件都建立在操作系统基础上，并得到其支持和服务；操作系统是支撑各种应用软件的平添。用户利用操作系统提供的命令和服务操纵和使用计算机。可见，操作系统实际上是一个计算机系统硬件、软件资源的总指挥部。操作系统的性能决定了计算机系统的安全性和可靠性。 8.解释一下术语：进程、进程控制块、进程映像、线程、进程的互斥和同步、临界区和临 界资源、竞争条件、原语、信号量、管程、死锁、饥饿 进程：进程是程序在一个数据集合上的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位。 进程控制块(Procedure Control Block)：使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序 梧州学院 课程论文 论文题目 Linux操作系统 系别计算机科学系 专业软件工程 班级 11软件班 组号第三组 组名 CHLQ 任课教师（签名） 摘要 Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX 和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于天才程序员林纳斯·托瓦兹。 Linux 操作系统是UNIX 操作系统的一种克隆系统。它诞生于1991 年的10 月5 日（这是第一次正式向外公布的时间）。以后借助于Internet 网络，并经过全世界各地计算机爱好者的共同努力下，现已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。Linux 操作系统的诞生、发展和成长过程始终依赖着以下五个重要支柱：UNIX操作系统、MINIX 操作系统、GNU 计划、POSIX 标准和Internet 网络。 本论文主要介绍了Linux操作系统发展历程、Linux操作系统的安装、Linux 操作系统的一些特性、及使用Linux系统的一些基本命令，最后介绍了它与其他系统的区别、优缺点。 关键词：Linux 操作系统；特性；命令；应用 - 齐齐哈尔大学 操作系统课程综合实践 题目：段页式存储算法 班级：计本131 ： 学号： 指导教师： 2016年6月 段页式存储算法 摘要：分页和分段存储管理方式都各有其优缺点，分页系统能有效地提高内存利用率，而分段系统则能很好滴满足用户需要。对两种存储管理方式“各取所长”，则可以将两者结合成一种新的存储管理方式系统。这种新系统既具有分段系统的便于实现、分段可共享、易于保护、可动态链接等一系列优点，又能像分页系统那样很好地解决内存的外部碎片问题，以及可为各个分段离散的分配内存等问题。把这种结合起来形成的新系统称为“段页是系统”。关键字：存储分配；内存块；进程 一、实训内容与目的 1、内容 编写程序完成段页式虚拟存储管理存储分配、地址重定位和缺页中断处理。 （1）为一个进程的内存申请（多少个段，每个段多大）分配内存，当一个进程（完成）结束时回收内存； （2）对一个给定逻辑地址，判断其是否缺段、缺页，若不缺段、不缺页，则映射出其物理地址； （3）若缺段则进行缺段中断处理，若缺页则进行缺页中断处理。 假定内存64K，内存块（页框）大小为1K，进程逻辑地址空间最多4个段，每个段最大16K，进程驻留集大小为8页。假设进程运行前未预先装入任何地址空间，页面淘汰策略采用局部（驻留集内）置换策略。 输出每次存储分配/回收时，内存自由块分布情况、相关进程的段表和页表信息。 2.目的 （1）加深理解段页式虚拟存储管理的概念和原理。 （2）掌握段页式存储管理中存储分配（和回收）方法； （3）深入了解段页式虚拟存储管理中地址重定位（即地址映射）方法。 （4）深入理解段页式虚拟存储管理中缺段、缺页中断处理方法。 二、主要设计思路和流程图 1、设计思路 （1）内存大小为64K，页框大小为1K，驻留集最多放8个页，在初始时所有块都空闲，并输出空闲状态和所有可用的空闲块。 （2）进程、段表和页表均用结构体数组存储，其中每个进程对应一个段表，每个段表可以有一个或多个页表。每次查询一个页时，要通过进程号找相应的段，通过段号找到该页。 （3）给出一个功能菜单，用户可以选择“创建进程”、“结束进程”、“查看内存”或地址映射。 （4）当用户选择“创建进程”时，现输入此次内存的总需求，即段号和相应的页数，并保存在一个全局的二维数组中，用于后面每个进程空间申请的数量的检查。用户分别输入进程号，每个进程需要的段数，段号和相应的页号，并标记好是否要调入驻留集。输入完成后，系统进行内存空间和驻留集空间的检查，若均未满，则分配成功；如果内存已满，则此次分配失败；如果驻留集已满，则修改溢出部分的标志位（即P位）。 （5）分配好空间后，将输出每个进程相应的段表和页表项。 （6）当用户选择“结束进程”时，清空该进程的段表和页表，修改标志位，释放掉在内存中的空间。 （7）当用户选择“查看内存”时，输出当前在内存中的进程个数、已用的内存块数和空闲的内存块数，并显示所用可用的空闲块。 （8）当用户选择“地址映射”时，先输入想查找的进程号，在检验正确的情况下，输入段号和段内偏移量，判断段的标志位，若该段不在驻留集中，则为虚段，进行缺段中断处理；若在驻留集中，检验偏移量是否越界，在不越界的前提下，根据偏移量计算页号并判断页的标志位，若该页不在驻留集中，则为虚页，进行缺页中断处理，若在驻留集中，则计算出相应的物理地址并输出。 课程设计（100分） 1．分析设计内容，给出解决方案（要说明设计实现的原理，采用的数据结构）。20分 2．画出程序的基本结构框图和流程图。10分 3．对程序的每一部分要有详细的设计分析说明。10分 4．源代码格式规范，符合软件模块化设计思想，数据结构采用得当。20分 5．设计合适的测试用例，对得到的运行结果要有分析。10分 6．设计中遇到的问题，设计的心得体会。10分 7．按期提交完整的程序代码、可执行程序和课程设计报告。10分 8. 设计有新意，功能模块完善，有操作界面，运行结果清晰 10分 l 模拟页式存储管理方案中内存空间的管理和分配。1063(05级) l :仿真模拟银行家算法对死锁的避免 0606303030 （专升本） 详细要求:采用银行家算法，编写和调试一个仿真模拟银行家算法避免死锁的程序。设计n 个并发进程共享3类不同的系统资源，即1类资源、2类资源、3类资源。进程可以动态的申请资源，系统按各个进程的申请动态的分配资源。可以添加进程，进程动态的申请资源，系统进行安全性检查，判断是否可以为申请资源的进程分配资源。如果能够找到安全序列，则系统为进程分配资源，否则原先的试探分配资源作废。 l 用多线程同步方法解决生成者与消费者问题 0606303007 (06专升本) 设计目的：通告研究Linux的进程机制和信号量实现生产者和消费者问题的并发控制。 说明：有界缓冲区内设置有20个存储单元，放入/取出的数据项设定为1-20这20个整型数。设计要求：（1）每个生成者/消费者对有界缓冲区进行操作后，即时显示有界缓冲区的全部内容，当前指针位置和生成者/消费者线程的内容。 （2）生产者和消费者各有两个以上。 （3）多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操纵的函数代码。 l 用JAVA模拟仿真“生产者-消费者”问题的解决过程及方法。0606303021 要求： (1)多个缓冲区不是环形循环的，也不要求按顺序访问。生产者可以把产品放到目前某一个空缓冲区中。 (2)消费者只消费指定生产者的产品。 (3)在测试用例文件中指定了所有的生产和消费的需求，只有当共享缓冲区的数据满足了所有关于它的消费需求后，此共享缓冲区才可以作为空闲空间允许新的生产者使用。 (4)在为生产者分配缓冲区时各生产者间必须互斥，此后各个生产者的具体生产活动可以并发。而消费者之间只有在对同一产品进行消费时才需要互斥，同时它们在消费过程结束时需要判断该消费对象是否已经消费完毕并清除该产品。 l 仿真进程管理程序，应考虑，进程状态之间的转换、同步机制与进程通讯1001 l 仿真连续分配存储管理系统，至少包括以下功能：并发分配与回收、查询、多种分配算法的分析比较、拼接和搬家等功能1002 l Linux下进程调度算法模拟实现 1003浅谈操作系统(操作系统论文)
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