应用程序,操作系统,驱动程序和硬件

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应用程序，操作系统，驱动程序和硬件

（v1.0, 10 Feb 2011）

目录

目录 (2)

1. 软件和硬件 (3)

2. 将软件细分为两种 (3)

3. 引入操作系统之后 (5)

1.软件和硬件

我们通常所说的计算机系统(1)实际上可以被分成两个部分：硬件和软件。硬件就是构成计算机的所有设备，比如显示器，键盘，鼠标，主机里面的各种器件等等。作为计算机存在的物理基础，这部分通常是看得见，摸得着的；软件通常也叫程序，一般用来告诉这些硬件做什么以及如何做，比如你电脑里运行着的qq，我的魅族MP3播放器里面的操作控制程序等等都是软件。这些软件都要依赖特定的硬件才能完成正确的任务，比如你要用qq把一段话发给远端的朋友，那qq在收到你的话之后，就需要使用网卡发出去，MP3播放器控制软件也是一样。这里我们画出最简单的计算机组成图就是图一那样，我们把软件置上，硬件置下，并用一个箭头连接他们，用来表示它们之间的依赖。

图一: 软件和硬件

2.将软件细分为两种

实际上软件程序还可以细分成两种：系统程序软件和应用程序软件。系统程序软件实际上就是我们所说的驱动程序，它们的目的只有一个，就是为了驱动硬件，使之能正常地完成某种硬件功能，比如网卡的发送数据功能，声卡的播放声音功能。应用程序软件则用来接收用户的输入请求，进行很多业务运算后，再通过驱动程序驱动硬件去完成用户所要求的任务，有时候应用程序软件也负责把运算的最终结果反馈给用户。画成图就是图二那样，注意，在整个软件系统中，也只有驱动程序最清楚硬件的功能及工作方式，如果上面应用程序想要硬件完成什么样的任务，必须使用相应的驱动程序所提供的那些接口才行。驱动程序直接驱动硬件进行工作，而应用程序则只需要知道这些接口，通过它们间接去驱动硬件来完成任务。这种策略看似简单好用，但也会受到两方面因素的制约。

图二: 细分后的软件和硬件

首先，一个计算机系统里面的硬件设备通常不会只有一个。比方我的魅族MP3里除了音频解码器外，自然也有用来存储歌曲的设备。这些设备各具不同的功能，完成这些功能的操作也就各不相同，就决定了写出来的驱动程序也是各式各样的，最后导致他们提供给应用程序使用的接口也是千变万化的，如图三那样，用不同颜色的箭头表示不同的接口使用。这大大增加了应用程序开发的难度，因为应用程序开发者不仅要考虑上层业务逻辑的处理，还要非常熟悉各种驱动所提供出来的不同接口。

图三: 一个应用使用多个硬件设备

其次，一个计算机系统里面同时运行着的应用程序通常也不会只有一个，这些应用程序会竞争使用总量特定的硬件设备资源。比方你和朋友在用qq聊天的同时，也听着千千静听放出来的音乐，他们都要使用屏幕设备show出界面，也都要使用物理内存(2)来运行程序代码。但是屏幕只有一个，内存也只有那么多，所以在整个计算机系统范围内，必须有某种机制来管理分配这些特定硬件资源的使用。如图四，设计的时候，这种机制要么放在应用程序中实现，要么放在驱动程序中实现，但无论放在哪一方，都是会给这一方的程序开发者带来额外的负担。

图四: 多个应用使用多个硬件设备

3.引入操作系统之后

上面之所以说额外，那是因为对于应用程序开发者来讲，其重点要考虑的是业务逻辑如何实现，而不是去考虑硬件资源的管理分配，也最好用不着去区分那么多驱动程序的不同接口。类似的，对于驱动程序开发者来说，其要考虑的重点是如何正确的驱动特定的硬件，而不是去考虑硬件资源的管理分配上。那这部分“额外”的工作由谁去做呢，这正是后来出现的操作系统(3)的职责所在。

图五: 引入操作系统后的情况

如图五，操作系统帮我们考虑对各种硬件资源的分配管理，并完成对各种驱动程序所提供接口的抽象，形成一套简单一致的接口给上层的应用程序去使用。如此，应用程序开发人员只需要知道操作系统所提供的这套编程接口(API)，就可以实现不同的业务应用。前面我们讲系统程序软件实际上就是驱动程序，但这里我们讲系统程序软件是操作系统。概念上，我们认为操作系统依赖于驱动程序这一层，但实际上，驱动程序是嵌入到操作系统中去的，所以我们认为驱动程序是操作系统的一部分。这种镶嵌大大增加了以往驱动程序开发者的工作难度，因为他们不仅要熟悉手头的硬件工作原理，更重要的是要确保他们写的驱动能正确的镶嵌到操作系统里面去，这就要求他们同时也必须熟练掌握操作系统提供出来的，用来完成镶嵌工作的各种接口。

注意

1.这里所讲的计算机系统是个广义的概念，包括你现在在使用的PC机，以及我经常听的魅族X3型MP3播放器。前者是通用计算机系统，后者是嵌入式计算机系统。

2.很多人曾经为自己买过金士顿内存条就是物理内存，通常都不算大，介于256M和1G之间。注意和虚拟内存的区别，在32位系统中，操作系统为每一个运行着的应用程序都分配一个独立的，4G大小的虚拟内存。

3.这里所说的操作系统说的是像Linux，Windows那样的操作系统，并不包括uCOSII那样的操作系统，因为uCOSII作为一个简单的实时操作系统只支持多任务(同一时刻运行多个应用程序)，并没有像Linux和Windows那样提供设备驱动框架。在uCOSII 里面，需要把驱动程序设计成一个个特殊的应用程序。

操作系统课程设计

课程设计报告 2015～2016学年第一学期 操作系统综合实践课程设计 实习类别课程设计 学生姓名李旋 专业软件工程 学号130521105 指导教师崔广才、祝勇 学院计算机科学技术学院 二〇一六年一月

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一、概述 一个目录文件是由目录项组成的。每个目录项包含16B，一个辅存磁盘块(512B)包含32个目录项。在目录项中，第1、2字节为相应文件的外存i节点号，是该文件的内部标识；后14B为文件名，是该文件的外部标识。所以，文件目录项记录了文件内、外部标识的对照关系。根据文件名可以找到辅存i节点号，由此便得到该文件的所有者、存取权、文件数据的地址健在等信息。UNIX 的存储介质以512B为单位划分为块，从0开始直到最大容量并顺序加以编号就成了一个文件卷，也叫文件系统。UNIX中的文件系统磁盘存储区分配图如下： 本次课程设计是要实现一个简单的模拟Linux文件系统。我们在内存中开辟一个虚拟磁盘空间(20MB)作为文件存储器，并将该虚拟文件系统保存到磁盘上(以一个文件的形式)，以便下次可以再将它恢复到内存的虚拟磁盘空间中。文件存储空间的管理可采用位示图方法。 二、设计的基本概念和原理 2.1 设计任务 多用户、多级目录结构文件系统的设计与实现。可以实现下列几条命令login 用户登录 logout 退出当前用户 dir 列文件目录 creat 创建文件 delete 删除文件 open 打开文件 close 关闭文件 - 3 -

read 读文件 write 写文件 mkdir 创建目录 ch 改变文件目录 rd 删除目录树 format 格式化文件系统 Exit 退出文件系统 2.2设计要求 1) 多用户：usr1,usr2,usr3,……,usr8 (1-8个用户) 2) 多级目录：可有多级子目录； 3) 具有login (用户登录)4) 系统初始化（建文件卷、提供登录模块） 5) 文件的创建：create (用命令行来实现)6) 文件的打开：open 7) 文件的读：read8) 文件的写：write 9) 文件关闭：close10) 删除文件：delete 11) 创建目录（建立子目录）：mkdir12) 改变当前目录：cd 13) 列出文件目录：dir14) 退出：logout 新增加的功能： 15) 删除目录树：rd 16) 格式化文件系统：format 2.3算法的总体思想 - 4 -

操作系统作业参考答案及其知识点

操作系统作业参考答案及其知识点 第一章 思考题： 10、试叙述系统调用与过程调用的主要区别？ 答： （一）、调用形式不同 （二）、被调用代码的位置不同 （三）、提供方式不同 （四）、调用的实现不同 提示：每个都需要进一步解释，否则不是完全答案 13、为什么对作业进程批处理可以提高系统效率？ 答：批处理时提交程序、数据和作业说明书，由系统操作员把作业按照调度策略，整理为一批，按照作业说明书来运行程序，没有用户与计算机系统的交互；采用多道程序设计，可以使CPU和外设并行工作，当一个运行完毕时系统自动装载下一个作业，减少操作员人工干预时间，提高了系统的效率。 18、什么是实时操作系统？叙述实时操作系统的分类。 答：实时操作系统（Real Time Operating System)指当外界事件或数据产生时，能接收并以足够快的速度予以处理，处理的结果又能在规定时间内来控制监控的生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。 有三种典型的实时系统： 1、过程控制系统(生产过程控制) 2、信息查询系统(情报检索) 3、事务处理系统(银行业务) 19、分时系统中，什么是响应时间？它与哪些因素有关？ 答：响应时间是用户提交的请求后得到系统响应的时间（系统运行或者运行完毕）。它与计算机CPU的处理速度、用户的多少、时间片的长短有关系。 应用题： 1、有一台计算机，具有1MB内存，操作系统占用200KB，每个用户进程占用200KB。如果用户进程等待I/0的时间为80％，若增加1MB内存，则CPU的利用率提高多少？ 答：CPU的利用率=1-P n，其中P为程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例1MB内存时，系统中存放4道程序，CPU的利用率=1－（0.8）4＝59％ 2MB内存时，系统中存放9道程序，CPU的利用率=1－（0.8）9＝87％ 所以系统CPU的利用率提高了28％ 2、一个计算机系统，有一台输入机和一台打印机，现有两道程序投入运行，且程序A先开始做，程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为：计算50ms，打印100ms，再计算50ms，打印100ms，结束。程序B的运行轨迹为：计算50ms，输入80ms，再计算100ms，结束。

实时操作系统报告

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];

计算机操作系统作业

一、单项选择题 二、CADCA CADCC CBDBC DDADB DCAD 1．联想存储器在计算机系统中是用于__C____的。 A．存储文件信息B．与主存交换信息 C．内存地址变换D．内存管理信息 2．作业在执行中发生了缺页中断，经操作系统处理后，应该执行的指令是___D___。 A．被中断的前一条B．被中断的后一条 C．作业的第一条D．被中断的指令 在请求分页存储管理中，当指令的执行所需要的内容不在内存中时，发生缺页中断，当缺页调入内存后，应执行被中断指令。另：缺页中断作为中断与其它中断一样要经历如保护CPU环境，分析中断原因，转入缺页中断处理程序进行处理，恢复CPU环境等几个步骤，但缺页中断又是一种特殊的中断，它与一般中断相比，有着明显的区别，主要表现在下面两个方面：(1)缺页中断是在指令执行期间产生和处理中断信号的。(2)一条指令的执行期间，可能产生多次缺页中断。 3．实现虚拟存储器的目的是__D____。 A．实现存储保护B．实现程序浮动 C．扩充外存容量D．扩充内存容量 4．在段页式存储系统中，一个作业对应___C__。 A．多个段表B．一个段表，一个页表 C．一个段表，多个页表D．多个段表，多个页表 5．在虚拟页式存储管理方案中，完成将页面调入内存的工作的是___A___。 A．缺页中断处理B．页面淘汰过程C．工作集模型应用D．紧缩技术利用 6．采用分页式内存管理时，重定位的工作是由___C___完成的。 A．操作系统B．用户C．地址转换机构D．内存空间分配程序 7．在分页式内存管理系统中可能出现的问题是__B____。 A．颠簸B．不能共享C．外部碎片D．动态链接 8．在下列有关分页式内存管理的叙述中正确的是___D___。 A．程序和数据是在开始执行前一次性和装入的 B．产生缺页中断一定要淘汰一个页面 C．一个被淘汰的页面一定要写回外存 D．在页面中有“访问位”和“修改位”等消息 9. 在可变式分配方案中，最佳适应算法是将空白区在空白区表中按___C___次序排列。 A．地址递增B．地址递减C．容量递增D．容量递减 10. 在可变分区分配方案中，将空白分区按地址递增次序排列是要采用___C___。 A．最佳适应算法B．最差适应算法 C．首次适应算法D．最迟适应算法

操作系统课程设计完整版内含代码

操作系统课程设计LRU页面调度算法 学号： 姓名： 学院： 专业： 班级： 指导老师： 日期：

目录 一、实验题目 (1) 二、课程设计的目的 (1) 三、设计内容 (1) 四、设计要求 (1) 五、设计思想 (1) 六、主要数据结构及其说明 (2) 七、硬件支持 (3) 八、源程序文件 (3) 九、程序运行结果 (7) 十、实验体会 (8)

一实验题目 LRU页面调度算法 二课程设计的目的 操作系统课程设计是计算机专业重要的教学环节，它为学生提供了一个既动手又动脑，将课本上的理论知识和实际有机的结合一起，独立分析和解决实际问题的机会。 1.进一步巩固和复习操作系统的基础知识。 2. 培养学生结构化程序、模块化程序设计的方法和能力。 3.提高学生调试程序的技巧和软件设计的能力。 4.提高学生分析问题、解决问题以及综合利用C语言进行程序设计的能力。 三设计内容 程序应模拟实现LRU算法思想，对n个页面实现模拟调度。 四设计要求 1．不同的功能使用不同的函数实现（模块化），对每个函数的功能和调用接口要注释清楚。对程序其它部分也进行必要的注释。 2．对系统进行功能模块分析、画出总流程图和各模块流程图。 3．用户界面要求使用方便、简洁明了、美观大方、格式统一。所有功能可以反复使用，最好使用菜单。 4．通过命令行相应选项能直接进入某个相应菜单选项的功能模块。 5．所有程序需调试通过。 五设计思想 最近最久未使用（LRU）页调度算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰。 算法赋予每个页面一个访问字段，用来记录一个页面自上次被访问以来所经历的时间，当所要访问的页面在内存块中时，就不淘汰页面，否则，淘汰页面中时间最长的，即淘汰最近最久未使用的页面。

操作系统复习题(2)及答案

一．名词解释 抢占式进程调度进程状态系统调用中断响应线程联想存储器死锁通道地址重定位高速缓存可再入程序 抖动索引文件作业控制块目录项设备驱动程序虚存逻辑空间物理空间 二．填空题 1．现代操作系统的两个最基本的特征是（），（），（）和（） 2．操作系统是计算机系统中的一个（），它管理和控制计算机系统中的（）3．允许多个用户以交互方式使用计算机的操作系统称为（），允许多个用户将多个作业提交给计算机集中处理的操作系统称为（），计算机系统能及时处理过程控制数据并做出响应的操作系统称为（）。 4．用户与操作系统之间的接口主要分为（）和（）两类。 5．进程控制块的初始化工作包括（），（）和（）。 6．在操作系统中引入线程概念的主要目的是（）。 7．程序并发执行与顺序执行时相比产生了一些新特性，分别是：（），（）和（）。 8．进程是一个程序对某个数据集的（）。 9．如果系统有N个进程，则在等待队列中进程的个数最多可为（）个。 10．在操作系统中，不可中断执行的操作称为（）。 11．如果信号量的当前值为-4，则表示（）。 12．在有M个进程的系统中出现死锁时，死锁进程的个数K应该满足的条

件是（）。 13．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。 14．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。 15．在进程中，访问（）的代码称为临界区。为保证进程（）使用临界区，应在进程的临界区前设置（），在临界区后设置（）。 16．在采用请求分页式存储管理的系统中，地址变换可能会因为（），（），和（） 等原因而产生中断。 17．在可变分区存储管理中，分区的保护通常采用（）和（）两种方式。 18．在分区分配算法中，首次适应算法倾向于优先利用存中（）部分的空闲分区，从而保留了（）部分的大空闲区。 19．不让死锁发生的策略可以分为静态和动态的两种，死锁避免属于（）。 20．若使当前运行进程总是优先级最高的，应选择（）进程调度算法。 21．缓冲区由（）和（）组成？ 22．进行设备分配时所需的数据表格主要由（），（），（）和（）等。 23．设备管理中引入缓冲机制的主要原因由（），（）和（） 24．使用位示图（２０行，３０列）表示空闲盘块状态。当分配一个盘块号为１３２号时，其在位示图中的行，列数为（），（）。当释放一个盘块号为３１８时，其所在位示图中的行，列数位（），（）。（注：行为０－――１９，列为０－――２９，首盘块号为１）。

实时操作系统 期末报告

实时操作系统期末总结报告 一、实时操作系统的概述 实时操作系统（RTOS）是指当外界事件或数据产生时，能够接受并以足够快的速度予以处理，其处理的结果又能在规定的时间之内来控制生产过程或对处理系统做出快速响应，并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。因而，提供及时响应和高可靠性是其主要特点。实时操作系统有硬实时和软实时之分，硬实时要求在规定的时间内必须完成操作，这是在操作系统设计时保证的；软实时则只要按照任务的优先级，尽可能快地完成操作即可。我们通常使用的操作系统在经过一定改变之后就可以变成实时操作系统。 1.1.实时操作系统的相关概念 （1）实时操作系统的定义 实时操作系统是保证在一定时间限制内完成特定功能的操作系统。例如人驾驶的汽车中的系统，需要一个比较稳定的实时操作系统。在“硬”实时操作系统中，如果不能在允许时间内完成使物体可达的计算，操作系统将因错误结束。在“软”实时操作系统中，比如汽车不能很快的识别人的操作指令，那么它可能造成严重的事故（如：汽车的瞬时刹车；公交车，它能准确的报站，这其实就是一个实时操作系统的具体体现；其次，车上的GPS导航仪，其实质也是一个比较精确实时操作系统的产物，如果不能实时，那么导航仪将失效，结果不能正确的指导司机驾驶的方向，同时这种实时操作系统的及时性必须达到一定的程度:ms级）。一些实时操作系统是为特定的应用

设计的，另一些是通用的。一些通用目的的操作系统称自己为实时操作系统。但某种程度上，大部分通用目的的操作系统，如微软的Windows NT或IBM的OS/390有实时系统的特征。这就是说，即使一个操作系统不是严格的实时系统，它们也能解决一部分实时应用问题。 （2）实时操作系统中的一些重要的概念 代码临界段：指处理时不可分割的代码。一旦这部分代码开始执行则不允许中断打入； 资源：任何为任务所占用的实体； 共享资源：可以被一个以上任务使用的资源； 任务：也称作一个线程，是一个简单的程序。每个任务被赋予一定的优先级，有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间。典型地，每个任 务都是一个无限的循环，每个任务都处在以下五个状态下：休眠 态，就绪态，运行态，挂起态，被中断态； 任务切换：将正在运行任务的当前状态（CPU寄存器中的全部内容）保存在任务自己的栈区，然后把下一个将要运行的任务的当前状态从该任 务的栈中重新装入CPU的寄存器，并开始下一个任务的运行； 内核：负责管理各个任务，为每个任务分配CPU时间，并负责任务之间通讯。分为不可剥夺型内核和可剥夺型内核； 调度：内核的主要职责之一，决定轮到哪个任务运行。一般基于优先级调度法； （3）及时性 关于实时操作系统的及时性，我将从如下两个方面进行介绍：实时操作系统的时间限和实时操作系统的应用相关。 时间限：对一些实时性要求较高的系统，它们要求的时间限一般是毫秒级（ms），但是通常的实时操作系统，一般是秒级（s）或是在

操作系统课程设计报告

上海电力学院 计算机操作系统原理 课程设计报告 题目名称：编写程序模拟虚拟存储器管理 姓名：杜志豪.学号： 班级： 2012053班 . 同组姓名：孙嘉轶 课程设计时间：—— 评语： 成绩： 目录 一、设计内容及要求 (4) 1. 1 设计题目 (4) 1．2 使用算法分析： (4)

1． FIFO算法（先进先出淘汰算法） (4) 1． LRU算法（最久未使用淘汰算法） (5) 1. OPT算法（最佳淘汰算法） (5) 分工情况 (5) 二、详细设计 (6) 原理概述 (6) 主要数据结构(主要代码) (6) 算法流程图 (9) 主流程图 (9) Optimal算法流程图 (10) FIFO算法流程图 (10) LRU算法流程图 (11) ．1源程序文件名 (11) . 2执行文件名 (11) 三、实验结果与分析 (11) Optimal页面置换算法结果与分析 (11) FIFO页面置换算法结果与分析 (16) LRU页面置换算法结果与分析 (20) 四、设计创新点 (24) 五、设计与总结 (27)

六、代码附录 (27) 课程设计题目 一、设计内容及要求 编写程序模拟虚拟存储器管理。假设以M页的进程分配了N

块内存（N

操作系统程序设计论文

Linux下基于套接字的简单聊天 程序设计 马鹏举（201341009）王萌（201341018）梁文龙（201341010） （郑州科技学院信息工程学院） 【摘要】Linux作为一种自由和开放源码的类Unix操作系统，已经逐步受到众多编程者的信赖，而通过掌握Linux环境下利用套接字实现进程间高级通信的方法，运用套接字接口，结合多进程技术，实现服务器和客户端之间的一对一聊天或服务器转发实现客户端之间的多对多聊天程序。验证表明，该程序可以实现服务器和客户端之间的一对一的聊天互动功能。 【关键词】Linux;进程；套接字；通信交流 Linux based on the socket of the simple chat program design Ma Pengju (201341009) Wang Meng (201341018) Liang Wenlong (201341010) (Zhengzhou Institute of Science and Technology Information Engineering School) 【Abstract】Linux as a free and open source UNIX like operating system, trust has been subject to a number of programming, and through mastering the Linux environment using socket achieve interprocess advanced communication method, the use of socket interface, with multi thread technology, realization of server and client to a chat or server to forward the client between many to many chat program. The verification shows that the program can realize the chat between the server and the client. 【Keywords】the process; socket; communication

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的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。 操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。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持，让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。实际上，用户是不用接触操作系统的，操作系统管理着计算机硬件资源，同时按照应用程序的资源请求，分配资源，如：划分CPU时间，内存空间的开辟，调用打印机等。 操作系统的主要功能是资源管理，程序控制和人机交互等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备，如中央处理器，主存储器，磁盘存储器，打印机，磁带存储器，显示器，键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据，如系统软件和应用软件等。 操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。 本次课程设计我们将对上学期所学的知识进行系统的应用，而达到巩固知识的作用

目录 1问题概述 (2) 2需求分析 (2) 3 概要设计 (2) 3.1主要功能 (2) 3.2 模块功能结构 (3) 3.3 软硬件环境 (3) 3.4数据结构设计 (3) 4 详细设计 (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” (14) 5 系统测试及调试 (16) 5.1测试 (16) 5.2调试过程中遇到的问题 (17) 6 心得体会 (18) 7 参考文献 (19) 8 附录 (20)

计算机操作系统简单介绍

计算机操作系统简单介绍 操作系统的种类繁多，依其功能和特性分为分批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等；依同时管理用户数的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统；适合管理计算机网络环境的网络操作系统。 1)微机操作系统随着微机硬件技术的发展而发展，从简单到复杂。Microsoft 公司开发的DOS是一单用户单任务系统，而Windows操作系统则是一多户多任务系统，经过十几年的发展，已从Windows 3.1发展Windows NT、Windows 2000、Windows XP、Windows vista、Windows 7和Windows 8等等。它是当前微机中广泛使用的操作系统之一。Linux是一个源码公开的操作系统，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大，已被越来越多的用户所采用，是Windows操作系统强有力的竞争对手。 2）语言处理系统 人和计算机交流信息使用的语言称为计算机语言或称程序设计语言。计算机语言通常分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备程序语言翻译程序（下简称翻译程序）。翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。翻译的方法有两种：一种称为“解释”。早期的BASIC源程序的执行都采用这种方式。它调用机器配备的BASIC“解释程序”，在运行BASIC源程序时，逐条把BASIC的源程序语句进行解释和执行，它不保留目标程序代码，即不产生可执行文件。这种方式速度较慢，每次运行都要经过“解释”，边解释边执行。 另一种称为“编译”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成目标程序（以.OBJ为扩展名），然后再用连接程序，把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。尽管编译的过程复杂一些，但它形成的可执行文件（以.exe为扩展名）可以反复执行，速度较快。运行程序时只要键入可执行程序的文件名，再按Enter键即可。 对源程序进行解释和编译任务的程序，分别叫作编译程序和解释程序。如FORTRAN、COBOL、PASCAL和C等高级语言，使用时需有相应的编译程序；BASIC、LISP等高级语言，使用时需用相应的解释程序。

《操作系统》课程形成性考核作业册参考答案

作业1 第一章 一、1 （C）2（D） 3（A）4（B）5（C）6（C）7（B）8（C） 9（A） 10（C）。 二、1．系统软件。 2．批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。 3．作业管理、文件管理、存储管理、设备管理、进程管理。 三、1（对） 2（错）3（对）4（错）5（错） 四、1 操作系统相当于计算机的“管家”，它负责管理计算机的硬软资源，在整个计算机系统中起极其重要的作用。 2．分时系统通用性强，交互能力强、响应速度要求一般，追求的是尽量为更多的用户服务；实时系统是一种专用系统，它的交互能力要求一般，追求的是非常快的响应速度和非常高的可靠性。 3．DOS具有良好的兼容性；较好的开放性；使用方便；功能丰富。Windows具有优良的图形界面；多任务操作环境；有效地利用主存；支持多媒体技术。UNIX/Linux内核和核外程序的有机结合；移植性好；多用户多任务；较好的用户界面。 第二章 一、 1（D） 2（A） 3（B）4（C） 5（A） 6（C）7（B）8（A） 9（B） 10（A） 二、 1程序、数据、作业说明书 2脱机、联机加脱机 3操作命令、系统调用 三、 1 （错）2（错）3（对）4（错） 5 （错） 四、 1作业调度也称高级调度进程调度也称低级调度。一个作业被调度，那么这个作业有资格获得CPU；而一个进程被调度，说明这个进程已经分配了CPU。作业调度的次数少频率低，作业只调度一次就可以完成；而进程调度的次数多频率高，一个进程反复被调度多次才完成。 2运行的状态不同。一般过程调用其调用的过程核被调用的过程都是用户的程序，CPU一直在用户态下运行。系统调用其调用的过程是用户程序，被调用的程序是操作系统的核心程序，执行调用过程CPU处于用户态，执行被调用的系统核心程序时CPU处于核心态。 进入方式不同。一般过程调用可以通过过程调用语句调用用户过程。系统调用必须通过系统调用指令（访管指令）调用系统的核心程序。 五、 第1题： 先来先服务(FIFO)： 作业1 作业2 作业3 作业4 时间：10 12 13 13.5 13.8 作业1的周转时间=12-10 =2 (周转时间=完成时间-提交时间) 作业2的周转时间=13-10.2=2.8 作业3的周转时间=13.5-10.4=3.1 作业4的周转时间=13.8-10.5=3.3 平均周转时间(2+2.8+3.1+3.3)/4=2.8

操作系统课后答案 全

1.2 操作系统以什么方式组织用户使用计算机？ 答：操作系统以进程的方式组织用户使用计算机。用户所需完成的各种任务必须由相应的程序来表达出来。为了实现用户的任务，必须让相应功能的程序执行。而进程就是指程序的运行，操作系统的进程调度程序决定CPU在各进程间的切换。操作系统为用户提供进程创建和结束等的系统调用功能，使用户能够创建新进程。操作系统在初始化后，会为每个可能的系统用户创建第一个用户进程，用户的其他进程则可以由母进程通过“进程创建”系统调用进行创建。 1.4 早期监督程序（Monitor）的功能是什么？ 答：早期监督程序的功能是代替系统操作员的部分工作，自动控制作业的运行。监督程序首先把第一道作业调入主存，并启动该作业。运行结束后，再把下一道作业调入主存启动运行。它如同一个系统操作员，负责批作业的I/O，并自动根据作业控制说明书以单道串行的方式控制作业运行，同时在程序运行过程中通过提供各种系统调用，控制使用计算机资源。 1.7 试述多道程序设计技术的基本思想。为什么采用多道程序设计技术可以提高资源利用率？ 答：多道程序设计技术的基本思想是，在主存同时保持多道程序，主机以交替的方式同时处理多道程序。从宏观上看，主机内同时保持和处理若干道已开始运行但尚未结束的程序。从微观上看，某一时刻处理机只运行某道程序。 可以提高资源利用率的原因：由于任何一道作业的运行总是交替地串行使用CPU、外设等资源，即使用一段时间的CPU，然后使用一段时间的I/O设备，由于采用多道程序设计技术，加之对多道程序实施合理的运行调度，则可以实现CPU和I/O设备的高度并行，可以大大提高CPU与外设的利用率。 1.8 什么是分时系统？其主要特征是什么？适用于哪些应用？ 答：分时系统是以多道程序设计技术为基础的交互式系统，在此系统中，一台计算机与多台终端相连接，用户通过各自的终端和终端命令以交互的方式使用计算机系统。每个用户都感觉到好像是自己在独占计算机系统，而在系统内部则由操作系统以时间片轮转的方式负责协调多个用户分享CPU。主要特征是：并行性：系统能协调多个终端用户同时使用计算机系统，能控制多道程序同时运行。 共享性：对资源而言，系统在宏观上使各终端用户共享计算机系统中的各种资源，而在微观上它们则分时使用这些资源。 交互性：人与计算机以交互的方式进行工作。 独占性：使用户感觉到他在独占使用计算机。 现在的系统大部分都是分时系统，主要应用于人机交互的方面。 2.1 什么是中断？什么是异常？它们有何区别？ 答：中断是指来自CPU执行指令以外的事件发生后，处理机暂停正在运行的程序，转去执行处理该事件的程序的过程。 异常是指源自CPU执行指令内部的事件发生后，处理机暂停正在执行的程序，转去处理该事件的过程。 区别：广义的中断包括中断和异常，统一称为中断。狭义的中断和异常的区别在于是否与正在执行的指令有关，中断可以屏蔽，而异常不可屏蔽。 2.2什么是多级中断？为什么要把中断分级？试述多级中断的处理原则。 答：

操作系统的进程调度 实验报告

《计算机操作系统2》实验报告 实验一题目：操作系统的进程调度 姓名：学号：12125807 实验日期：2014.12 实验要求： 1.设计一个有n个进程工行的进程调度程序。每个进程由一个进程控制块（PCB）表示。 进程控制块通常应包含下述信息：进程名、进程优先数、进程需要运行的时间、占用CPU的时间以及进程的状态等，且可按调度算法的不同而增删。 2.调度程序应包含2～3种不同的调度算法，运行时可任意选一种，以利于各种算法的分 析比较。 3.系统应能显示或打印各进程状态和参数的变化情况，便于观察诸进程的调度过程 实验目的： 1.进程是操作系统最重要的概念之一，进程调度又是操作系统核心的主要内容。本实习要 求学生独立地用高级语言编写和调试一个简单的进程调度程序。调度算法可任意选择或自行设计。例如，简单轮转法和优先数法等。本实习可加深对于进程调度和各种调度算法的理解。 实验内容： 1.编制和调试示例给出的进程调度程序，并使其投入运行。 2.自行设计或改写一个进程调度程序，在相应机器上调试和运行该程序，其功能应该不亚 于示例。 3.直观地评测各种调度算法的性能。 示例： 1．题目 本程序可选用优先数法或简单轮转法对五个进程进行调度。每个进程处于运行R(run)、就绪W(wait)和完成F(finish)三种状态之一，并假设起始状态都是就绪状态W。为了便于处理，程序进程的运行时间以时间片为单位计算。各进程的优先数或轮转时间片数、以及进程需要运行的时间片数，均由伪随机数发生器产生。 进程控制块结构如下：

PCB 进程标识数 链指针 优先数/轮转时间片数 占用CPU时间片数 进程所需时间片数 进程状态 进程控制块链结构如下： 其中：RUN—当前运行进程指针； HEAD—进程就绪链链首指针； TAID—进程就绪链链尾指针。 2．算法与框图 (1) 优先数法。 进程就绪链按优先数大小从高到低排列，链首进程首先投入运行。每过一个时间片，运行进程所需运行的时间片数减1，说明它已运行了一个时间片，优先数也减3，理由是该进程如果在一个时间片中完成不了，优先级应该降低一级。接着比较现行进程和就绪链链首进程的优先数，如果仍是现行进程高或者相同，就让现行进程继续进行，否则，调度就绪链链首进程投入运行。原运行进程再按其优先数大小插入就绪链，且改变它们对应的进程状态，直至所有进程都运行完各自的时间片数。 (2) 简单轮转法。 进程就绪链按各进程进入的先后次序排列，进程每次占用处理机的轮转时间按其重要程度登入进程控制块中的轮转时间片数记录项（相当于优先数法的优先数记录项位置）。每过一个时间片，运行进程占用处理机的时间片数加1，然后比较占用处理机的时间片数是否与该进程的轮转时间片数相等，若相等说明已到达轮转时间，应将现运行进程排到就绪链末尾，调度链首进程占用处理机，且改变它们的进程状态，直至所有进程完成各自的时间片。(3) 程序框图如下图所示。

操作系统习题与答案

一、操作系统概论 （A）1、操作系统负责为用户程序完成（）的工作。 A、应用无关和硬件相关 B、应用无关和硬件无关 C、应用相关和硬件相关 D、应用相关和硬件无关 （C ）2、操作系统是对（）进行管理的软件。 A、硬件 B、软件 C、计算机资源 D、应用程序 （C ）3、用户通过（）来调用操作系统。 A、跳转指令 B、子程序调用指令 C、系统调用指令 D、以上3种方始都可 （A）4、所谓（）是指将一个以上的作业放到主存，这些作业共享计算机资源，且同时处于运行开始与运行结束之间。 A、多道 B、批处理 C、分时 D、实时 （B ）5、以下下（）不是分时系统的特征。 A、交互性 B、同时性 C、及时性 D、同时性 （D ）6、计算机操作系统的功能是（）。 A、把源代码转换成目标代码 B、提供硬件与软件之间的转换 C、提供各种中断处理程序 D、管理计算机资源并提供用户接口 （A）7操作系统的特征是（）共享、虚拟以及异步 A、并发 B、多道 C、中断 D、实时 （B ）8、处理器将操作系统程序执行的状态与用户程序执行状态称为 A 屏蔽中断状态和开放中断状态 B 用户态与核心态 C 关闭状态与开放状态 （ D ）9、下列什么不是OS关心的主要问题 A、管理计算机裸机 B、设计用户程序与计算机硬件系统的界面 C、管理计算机系统资源 D、高级程序设计语言的编译器 （）10、允许多个用户交互方式使用计算机的OS称为（B ）；允许多个用户将作业计算机集中处理的计算机称为（A）；计算机系统及时处理过程控制数据并作出响应的OS称为（D ）。 A、批处理OS B、分时OS C、多处理器OS D、实时OS E、网络OS （）11、linux的设计模式属于（A），windows的设计模式属于（BCD）。 A 单核设计模式 B 微核设计模式 C 面向对象的设计模式D、C/S模式 1、操作系统提供（命令接口）和（程序接 口）两种用户接口。 2、负责解释操作系统命令的程序叫（命令解释程序）。Linux的这个程序叫 （Shell ）。 3、系统调用是通过（中断）来实现的。当发生系统调用，处理器的状态会 从（用户）态变为（系统）态。 4、输出重定向的符号是（> ）。 5、后台执行命令是指（执行命令的进程在低优先级上运行）。 二.进程管理

操作系统：进程调度实验报告

设计性实验报告 一、实验目的 1.在Linux下用C语言编程模拟优先级进程调度算法和时间片轮转进程调度算法。 2.为了清楚地观察每个进程的调度过程，每次调度程序应将各个进程的情况显示出来。 二、总体设计（设计原理、设计方案及流程等） 1、优先级进程调度算法 采用动态优先级进程调度算法，其基本思想是每次调度总是把处理机分配给优先级最高的进程，同时在运行过程中进程的优先级随着执行或等待的时间而降低或增加。 在该实验中每个进程用一个进程控制块（ PCB）表示。进程控制块包含如下信息：进程号，进程名、优先数、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态。进程号，名字，优先数，运行的时间，事先人为地指定。每个进程的状态可以是就绪，执行，阻塞或完成4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。就绪队列中的进程在等待一个时间片后，优先级增1。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，此时将进程的优先级减1，然后把它插入就绪队列等待CPU。 2、时间片轮转调度算法 采用简单时间片轮转调度算法，其基本思想是：所有就绪进程按 FCFS排成一个队列，总是把处理机分配给队首的进程，各进程占用CPU的时间片相同。如果运行进程用完它的时间片后还未完成，就把它送回到就绪队列的末尾，把处理机重新分配给队首的进程。直至所有的进程运行完毕。 三、实验步骤（包括主要步骤、代码分析等） 1.打开linux虚拟机，用vim编辑器打开代码进行修改和调整。用gcc编译器进行编译编译运行首先运行优先级算法，如图所示：

DSP实时操作系统简介

ENEA公司与OSE实时操作系统简介 一．公司简介 OSE RTOS主要是由瑞典ENEA公司负责开发和技术服务的，一直以来都充当着实时操作系统以及分布式和容错性应用的先锋。公司建立于1968年，由大约700名雇员专门从事实时应用的技术研发和支持工作。ENEA是现今市场上一个飞速发展的RTOS供应商，在过去三年中，该公司的税收以每年70﹪的速度递增。 该公司开发的OSE RTOS支持容错，适用于可从硬件和软件错误中恢复的应用，它的独特的消息传输方式使它能方便地支持多处理机之间的通信。它的客户深入到电信，数据，工控，航空等领域，尤其在电信、军方等方面，该公司已经有了二十多年的开发经验，ENEA 现在已经成为日趋成熟，功能强大，经营灵活的RTOS供应商，也同诸如爱立信，诺西，华为，中兴，诺基亚，波音，NASA，空客等知名公司确定了良好的关系。 二．OSE操作系统的特点 1. 高处理能力 内核中实时性严格的部分都由优化的汇编来实现，特别是使用消息传递机制，使数据处理非常快。 2. 真正适合开发复杂（包括多CPU和多DSP，已经多核DSP）的分布式系统 随着科技发展，嵌入式实时操作系统已经变得越来越复杂，经常会面临两大困难： 不间断的运行（NonStop） 多CPU的分布式系统 (Distribution over many CPUS) 传统的RTOS如果要做到这些，必然会增大消耗，增长开发周期。OSE就是应运而生的新生代的RTOS，解决了这些需求，它支持多种CPU和DSP，为开发商开发不同种处理器组成的分布式系统提供了最快捷的方式。 传统的RTOS是基于单CPU，它虽然可以改进成分布式系统，但用户需要在应用程序中做很多工作。而OSE不同于传统的RTOS，首先是因为它的结构体系有了很大改变，它以消息传递作为主要手段完成CPU/DSP间的通信，还把传统的RTOS必须在应用程序中完成的工作，做到了核心系统中。对于复杂的并行系统来说，OSE提供了一种简单的通信方式，简化了多CPU/DSP的处理。

操作系统(一个小型操作系统的设计与实现)课程设计

南通大学计算机科学与技术学院操作系统课程设计报告 专业： 学生姓名： 学号： 时间：

操作系统模拟算法课程设计报告 设计要求 将本学期三次的实验集成实现： A.处理机管理； B.存储器管理； C.虚拟存储器的缺页调度。 设计流程图 主流程图 开始的图形界面 处理机管理存储器管理缺页调度 先来先服务时 间 片 轮 转 首 次 适 应 法 最 佳 适 应 法 先 进 先 出 L R U 算 法

A.处理机调度 1)先来先服务FCFS N Y 先来先服务算法流程 开始 初始化进程控制块，让进程控制块按进程到达先后顺序让进程排队 调度数组中首个进程，并让数组中的下一位移到首位 计算并打印进程的完成时刻、周转时间、带权周转时间 其中：周转时间 = 完成时间 - 到达时间 带权周转时间=周转时间/服务时间 更改计时器的当前时间,即下一刻进程的开始时间 当前时间=前一进程的完成时间+其服务时间 数组为空 结束

2)时间片轮转法 开始 输入进程总数 指针所指的进程是 否结束 输入各进程信息 输出为就绪状态的进程的信息 更改正在运行的进程的已运行时间 跳过已结束的程序 结束 N 指向下一个进程 Y 如果存在下一个进程的话 Y N 输出此时为就绪状态的进程的信息 时间片轮转算法流程图

B.存储器管理(可变式分区管理） 1)首次适应法 分配流程图 申请xkb内存 由链头找到第一个空闲区 分区大小≥xkb？ 大于 分区大小=分区大小-xkb，修改下一个空闲区的后向指针内容为（后向指针）+xkb;修改上一个空闲区的前向指针为（前向指针）+xkb 将该空闲区从链中摘除：修改下一个空闲区的后向地址=该空闲区后向地址，修改上一个空闲区的前向指针为该空闲区的前向指针 等于 小于延链查找下 一个空闲区 到链尾 了？ 作业等待 返回是 否 登记已分配表 返回分配给进程的内存首地址 开始

操作系统 作业带答案

操作系统是一种（）。 a. 通用软件 b. 软件包 c. 应用软件 d. 系统软件正确 题目2 从用户的观点看，操作系统是（）。 a. 控制和管理计算机资源的软件 b. 合理地组织计算机工作流程的软件 c. 由若干层次的程序按一定的结构组成的有机体 d. 用户与计算机之间的接口正确 题目3 操作系统的功能是进行处理器管理、（）管理、设备管理和信息管理。 a. 硬件 b. 软件 c. 存储器正确 d. 进程 题目4 所谓（）是指将一个以上的作业放入主存，并且同时处于运行状态，这些作业共享处理机的时间和外围设备等其他资源。 a. 共行执行 b. 多重处理 c. 多道程序设计正确 d. 实时处理 题目5 （）操作系统允许在一台主机上同时连接多台终端，多个用户可以通过各自的终端同时交互地使用计算机。 a. 实时 b. 分布式 c. 分时正确 d. 网络 题目6 若把操作系统看作计算机系统资源的管理者，下列的（）不属于操作系统所管理的资源。 a. 程序 b. CPU c. 内存 d. 中断正确 题目7 在下列操作系统的各个功能组成部分中，（）不需要硬件的支持。 a. 中断系统 b. 地址映射 c. 进程调度正确 d. 时钟管理

在进程管理中，当（）时，进程从阻塞状态变为就绪状态。 a. 等待的事件发生正确 b. 等待某一事件 c. 进程被进程调度程序选中 d. 时间片用完 题目9 对进程的管理和控制使用（）。 a. 指令 b. 信箱通信 c. 原语正确 d. 信号量 题目10 进程控制就是对系统中的进程实施有效的管理，通过使用（）、进程撤销、进程阻塞、进程唤醒等进程控制原语实现。 a. 进程管理 b. 进程创建正确 c. 进程同步 d. 进程运行 题目11 操作系统通过（）对进程进行管理。 a. 进程启动程序 b. 进程控制区 c. 进程控制块正确 d. 进程 题目12 通常，用户进程被建立后，（）。 a. 随着进程的阻塞或唤醒而撤销与建立 b. 随着作业运行正常或不正常结束而撤销正确 c. 便一直存在于系统中，直到被操作人员撤销 d. 随着时间片轮转而撤销与建立 题目13 一个进程被唤醒意味着（）。 a. 该进程重新占有了CPU b. 其PCB移至等待队列队首 c. 它的优先权变为最大 d. 进程变为就绪状态正确 题目14 下面所述步骤中，（）不是创建进程所必需的。 a. 将进程控制块链入就绪队列 b. 为进程分配内存 c. 建立一个进程控制块 d. 由调度程序为进程分配CPU 正确 题目15