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宁夏师范学院——数学与计算机科学学院《操作系统》实验指导《OPERATING SYSTEM》2013.08前言计算机操作系统是计算机科学与技术专业的主要专业基础课程，其实践性、应用性很强。
实践教学环节是必不可少的一个重要环节。
计算机操作系统的实验目的是加深对理论教学内容的理解和掌握，使学生较系统地掌握操作系统的基本原理，加深对操作系统基本方法的理解，加深对课堂知识的理解，为学生综合运用所学知识，在Linux环境下调用一些常用的函数编写功能较简单的程序来实现操作系统的基本方法、并在实践应用方面打下一定基础。
要求学生在实验指导教师的帮助下自行完成各个操作环节，并能实现且达到举一反三的目的，完成一个实验解决一类问题。
要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用其分析、设计和解答类似问题；对此能够较好地理解和掌握，并且能够进行简单分析和判断；能够熟练使用Linux用户界面；掌握操作系统中进程的概念和控制方法；了解进程的并发，进程之间的通信方式，了解虚拟存储管理的基本思想。
同时培养学生进行分析问题、解决问题的能力；培养学生完成实验分析、实验方法、实验操作与测试、实验过程的观察、理解和归纳能力。
为了收到良好的实验效果，编写了这本实验指导书。
在指导书中，每一个实验均按照该课程实验大纲的要求编写，力求紧扣理论知识点、突出设计方法、明确设计思路，通过多种形式完成实验任务，最终引导学生有目的、有方向地完成实验任务，得出实验结果。
任课教师在实验前对实验任务进行一定的分析和讲解，要求学生按照每一个实验的具体要求提前完成准备工作，如：查找资料、设计程序、完成程序、写出预习报告等，做到有准备地上机。
进行实验时，指导教师应检查学生的预习情况，并对调试过程给予积极指导。
实验完毕后，学生应根据实验数据及结果，完成实验报告，由学习委员统一收齐后交指导教师审阅评定。
目录操作系统实验大纲 (1)第一部分实验环境及所用系统函数介绍 (3)1.1 Linux操作系统简介 (3)1.2 Linux的使用 (3)第二部分实验内容 (7)实验一熟悉LINUX基本命令及编程环境 (7)实验二进程管理 (10)实验三进程调度 (14)实验四进程间通信 (19)实验五存储管理实验 (22)操作系统实验大纲一、教学目的和要求操作系统课程是一门理论性很强的专业课，操作系统实验是该课程的辅助课程。
中南大学计算机操作系统实验报告................................................................................................................................................................................................................1、增强学生对计算机操作系统基本原理、基本理论、基本算法的理解；2、提高和培养学生的动手能力。
1、每人至少选作1 题，多做不限；2、每人单独完成，可以讨论，但每人的设计内容不得彻底相同，抄袭或者有2 人/多人设计彻底一样者，不能通过；3、设计完成后，应上交课程设计文档，文档格式应是学校课程设计的标准格式，所有学生的封面大小、格式也必须一样；4、同时上交设计的软盘(或者以班刻录光盘)。
调度算法的摹拟：摹拟各种调度算法，并进行调度性能分析。
摹拟了一个作业调度算法，其中用到了先来先服务算法(FCFS)、短作业优先算法(SJF)、最高响应比优先算法(HRN)三种算法。
如下，分别为三种算法的程序流程图。
图1 - 开始界面图 2 –输入作业的信息(名字、提交时间、运行时间) 图3 –选择算法(FCFS 、SJF、HRN)图4、5 –选择FCFS 算法后输出结果图6、7 –选择SJF 算法后输出结果图8、9 –选择HRN 算法后输出结果能体现公平性；一旦一个较长的作业进入系统后就会长期的占用系统的资源，这样如果有优先级较高的短作业需要执行的话需要等待很长期。
比前者改善了平均周转时间和平均带权周转时间，缩短作业的等待时间，提高系统的吞吐量；对长作业非常不利，可能长期得不到执行，未能一句作业的紧迫程度来划分执行的优先级，难以准确估计作业的执行时间，从而影响调度性能。
这种算法是对FCFS 方式和SJF 方式的一种综合平衡。
操作系统实验操作系统实验是计算机科学与技术领域非常重要的一门实验课程。
通过操作系统实验，学生可以深入了解操作系统的基本原理和实践技巧，掌握操作系统的设计和开发方法。
本文将介绍操作系统实验的一般内容和实验室环境要求，并详细说明一些常见的操作系统实验内容。
一、实验内容1. 实验环境搭建：操作系统实验通常在实验室中进行。
为了完成实验，学生需要搭建一个操作系统实验环境。
实验环境通常由一个或多个计算机节点组成，每个计算机节点需要安装操作系统实验所需要的软件和驱动程序。
2. 操作系统整体结构分析：学生首先需要通过文献研究和课堂学习，了解操作系统的整体结构和基本原理。
在实验中，学生需要分析和理解操作系统的各个模块之间的功能和相互关系。
3. 进程管理实验：进程是操作系统中最基本的运行单位。
在这个实验中，学生可以通过编写程序并使用系统调用来实现进程的创建、销毁和调度。
学生需要熟悉进程状态转换和调度算法，理解进程间通信和同步机制。
4. 内存管理实验：内存管理是操作系统中非常重要的一个模块。
学生需要实现虚拟内存管理、页面置换算法以及内存分配和回收策略。
通过这个实验，学生可以深入了解虚拟内存管理的原理和实际应用。
5. 文件系统实验：文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的模块。
在这个实验中，学生需要实现基本的文件系统功能，如文件的创建、读取和修改。
学生还可以实现进程间的文件共享和保护机制。
6. 设备管理实验：设备管理是操作系统中与硬件设备交互的一个重要模块。
在这个实验中，学生需要实现设备的初始化、打开和关闭功能。
学生还可以实现设备驱动程序，完成对硬件设备的控制。
二、实验室环境要求1. 计算机硬件：实验室需要配备一定数量的计算机节点。
每个计算机节点需要具备足够的计算能力和内存容量，以满足操作系统实验的要求。
2. 操作系统软件：实验室中的计算机节点需要安装操作系统软件，通常使用Linux或者Windows操作系统。
此外，还需要安装相关的开发工具和编程语言环境。
操作系统原理实验一、实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对操作系统原理的理解，掌握操作系统的基本功能和调度算法。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 虚拟机软件：VirtualBox3. 实验工具：C语言编译器（如gcc）、汇编语言编译器（如nasm）、调试器（如gdb）三、实验内容1. 实验一：进程管理在这个实验中，我们将学习如何创建和管理进程。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的计算器功能。
该计算器能够进行基本的加减乘除运算。
b) 使用fork()系统调用创建一个子进程，并在子进程中执行计算器程序。
c) 使用wait()系统调用等待子进程的结束，并获取子进程的退出状态。
2. 实验二：内存管理在这个实验中，我们将学习如何进行内存管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，模拟内存分配和释放的过程。
该程序能够动态地分配和释放内存块。
b) 使用malloc()函数分配一块内存，并将其用于存储数据。
c) 使用free()函数释放已分配的内存块。
3. 实验三：文件系统在这个实验中，我们将学习如何进行文件系统的管理。
具体步骤如下：a) 创建一个C语言程序，实现一个简单的文件系统。
该文件系统能够进行文件的创建、读取、写入和删除操作。
b) 使用open()系统调用打开一个文件，并进行读取和写入操作。
c) 使用unlink()系统调用删除一个文件。
四、实验步骤1. 安装虚拟机软件VirtualBox，并创建一个虚拟机。
2. 在虚拟机中安装操作系统Windows 10。
3. 在Windows 10中安装C语言编译器、汇编语言编译器和调试器。
4. 根据实验内容，编写相应的C语言程序并保存。
5. 在命令行中使用gcc编译C语言程序，并生成可执行文件。
6. 运行可执行文件，观察程序的执行结果。
7. 根据实验要求，进行相应的操作和测试。
8. 完成实验后，整理实验报告，包括实验目的、实验环境、实验内容、实验步骤和实验结果等。
实验报告实验课程: 计算机操作系统学生姓名：XXX学号：XXXX专业班级：软件2014年12月25日目录实验一熟悉Windows XP中的进程和线程 (3)实验二进程调度 (7)实验三死锁避免—银行家算法的实现 (16)实验四存储管理 (22)实验一熟悉Windows XP中的进程和线程一、实验名称熟悉Windows XP中的进程和线程二、实验目的1、熟悉Windows中任务管理器的使用。
2、通过任务管理器识别操作系统中的进程和线程的相关信息。
3、掌握利用spy++.exe来察看Windows中各个任务的更详细信息。
三、实验结果分析1、启动操作系统自带的任务管理器：方法：直接按组合键Ctrl+Alt+Del，或者是在点击任务条上的“开始”“运行”，并输入“taskmgr.exe”。
2、调整任务管理器的“查看”中的相关设置，显示关于进程的以下各项信息，并完成下表：表一：统计进程的各项主要信息3、启动办公软件“Word”，在任务管理器中找到该软件的登记，并将其结束掉。
再从任务管理器中分别找到下列程序：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe，试着结束它们，观察到的反应是任务管理器无法结束进程，原因是该系统是系统进程。
4、在任务管理器中找到进程“explorer.exe”，将之结束掉，并将桌面上你打开的所有窗口最小化，看看你的计算机系统起来什么样的变化桌面上图标菜单都消失了、得到的结论 explorer.exe是管理桌面图标的文件（说出explorer.exe进程的作用）。
5、运行“spy++.exe”应用软件，点击按钮“”，切换到进程显示栏上，查看进程“explorer.exe”的各项信息，并填写下表：进程：explorer.exe 中的各个线程6、注意某些线程前有“＋”，如图所示：，说明二者之间的差异前有“+”其器线程下有窗口。
四、心得体会通过本次实验，我了解到了windows系统中进程的管理与操作，我了解了如何切出任务管理器，任务管理器应用与其他与进程相关的知识，明白了有些系统程序不能够关闭，系统中的进程与线程虽然很多，但是其中有许多关联，只要弄清楚其中的关联那么就能够运用好进程与线程，达到我们的目的。
操作系统实验（一）Windows系统基本操作【实验目的】1．掌握Windows的启动与关闭。
2．了解Windows桌面的组成。
3．掌握鼠标器的操作方法。
4．掌握汉字输入法的选用。
5．了解使用帮助系统的基本方法。
6．掌握任务栏和开始菜单的设置与使用。
7．使用“我的电脑”与“资源管理器”浏览计算机。
8．掌握桌面对象、快捷方式的建立、删除。
9．掌握回收站的使用。
【实验内容】1．Windows的启动与关闭。
（1）根据上机的实验环境登录进入Windows系统（登录名和密码由任课教师指定），观察Windows 系统桌面的组成。
（2）关闭Windows。
2．鼠标的基本操作练习，要求如下；（1）用鼠标的“拖曳”操作在桌面上移动“我的电脑”的图标。
（2）用鼠标的“单击”、“双击”和“右键单击”打开“我的电脑”窗。
（3）用鼠标的“拖曳”操作改变“我的电脑”窗口的大小和在桌面上的位置。
3．对话框的基本操作练习，要求如下：双击图1.1 任务栏用鼠标“双击”图1.1所示任务栏右端的时间区域，打开“日期／时间属性”对话框，修改计算机的日期和时间。
4．使用Windows帮助系统。
（1）通过“开始∣帮助”命令或“我的电脑”、“网上邻居”等窗口中的“帮助”菜单命令打开Windows帮助窗口。
（2）单击“目录”标签，单击“文件和文件夹”书籍图标，在展示的主题项和下级书目中，查找某主题项，例如“文件和文件夹概述”主题项。
（3）单击“索引”标签，通过在文本框内键入关键字获取帮助信息。
本题要求输入关键字：“窗口”，查找有关“Windows 资源管理器”的帮助信息。
（4）单击“搜索”标签，通过在文本框内键入关键字列出与其相关的帮助主题。
本题要求输入关键字“快捷键”，然后单击“列出主题”，Windows 帮助窗口的左下方将列出相应主题。
选择“Windows 快捷键”主题。
5．使用“我的电脑”浏览计算机，说明以下各个图标代表的对象。
6．使用任务栏上的“开始”按钮和工具栏浏览计算机。
计算机操作系统实验教程徐 慧中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院计算机系二0 0四年四月实验简介 (2)实验一进程管理 (3)一、实验目的 (3)二、实验预备内容 (3)三、实验内容 (3)四、预备知识 (3)五实验指导 (4)实验二进程间的通信 (5)一、实验目的 (5)二、实验预备内容 (5)三、实验内容 (5)四、实验预备知识 (5)五、实验指导 (9)实验三存储管理 (10)一、实验目的 (10)二、实验内容 (10)三、实验预备知识 (10)四、实验指导 (13)实验四文件系统设计 (14)一、实验目的 (14)二、实验内容 (14)三、实验提示 (14)四、实验指导 (14)实验简介1．学时：16学时2．先修课程：计算机导论 ，高级语言程序设计 ， 数据结构3．课程性质：专业基础必修课4．适合专业：计算机科学与技术5．内容简介：操作系统上机课程通Linux操作系统各自的编程接口，提供编程实例，由此加深学生对操作系统工作原理的领会和对操作系统实现方法的理解，并且使学生在程序设计方面得到基本的训练。
上机课程主要针对课本重点内容，以提高学生的动手能力，加深学生对相关的内容的理解而展开的实验课程。
在Linux环境下提供了关于操作系统的命令接口程序shell的编制、存储管理相关内容的实路、作业调研系统以及虚拟磁盘文件系统管理4个实验。
实验环境是基于Linux操作系统的。
在计算机软硬件课程的设置上，它起着承上启下的作用。
其特点是概念多、较抽象和涉及面广，其整体实现思想和技术又往往难于理解。
6．参考书：张尧学，史美林 《计算机操作系统课程设计实验指导》 清华大学出版社 2000年实验一 进程管理一、实验目的(1)加深对进程概念的理解,明确进程的程序的区别;(2)可进一步认识并发执行的实质;(3)分析进程争用资源的现象,学习解决进程互斥的方法;(4)了解LINUX系统中进程通信的进本原理;二、实验预备内容(1)阅读LINUX 的sched.h源码文件,加深对进程管理概念的理解;(2)阅读LINUX的fork.c源码,分析进程的创建过程;三、实验内容(1)进程创建编写一段程序,使用系统调用fork()创建两个子进程.(2)进程的控制修改以编写的程序,将每个进程输出一个字符改为输出一句话,观察程序执行时屏幕上出现的现象;(3)编写一段程序实现软中断;(4)进程的管道通信;四、预备知识现代操作系统的重要特点是程序的并发执行，及系统所拥有的资源被共享和系统用户随机地使用系统。
操作系统试验指导—. 课程的性质、目的和任务操作系统在整个计算机系统软件中占有中心地位。
其作用是对计算机系统进行统一的调度和管理，提供各种强有力的系统服务，为用户创造既灵活又方便的使用环境。
本课程是计算机及应用专业的一门专业主干课和必修课。
通过本课程的学习,使学生掌握操作系统的基本概念、设计原理及实施技术,具有分析操作系统和设计、实现、开发实际操作系统的能力。
二. 实验的意义和目的操作系统是计算机专业学生的一门重要的专业课程。
操作系统质量对整个计算机系统的性能和用户对计算机的使用有重大的影响。
一个优良的操作系统能极大地扩充计算机系统的功能，充分发挥系统中各种设备的使用效率，提高系统工作的可靠性。
由于操作系统涉及计算机系统中各种软硬件资源的管理，内容比较繁琐，具有很强的实践性。
要学好这门课程，必须把理论与实践紧密结合，才能取得较好的学习效果。
培养计算机专业的学生的系统程序设计能力，是操作系统课程的一个非常重要的环节。
通过操作系统上机实验，可以培养学生程序设计的方法和技巧，提高学生编制清晰、合理、可读性好的系统程序的能力，加深对操作系统课程的理解。
使学生更好地掌握操作系统的基本概念、基本原理、及基本功能,具有分析实际操作系统、设计、构造和开发现代操作系统的基本能力。
三.实验运行环境及上机前的准备实验运行环境: C语言编程环境上机前的准备工作包括：●按实验指导书要求事先编好程序；●准备好需要输入的中间数据；●估计可能出现的问题；●预计可能得到的运行结果。
四. 实验内容及安排实验内容包括进程调度、银行家算法、页式地址重定位模拟，LRU算法模拟和先来先服务算法五个实验。
每个实验介绍了实习的目的要求、内容和方法。
实验一、进程调度试验[目的要求]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．[准备知识]一、基本概念1、进程的概念；2、进程的状态和进程控制块；3、进程调度算法；二、进程调度1、进程的状态2、进程的结构——PCB进程都是由一系列操作(动作)所组成，通过这些操作来完成其任务。
操作系统原理实验操作系统实验说明操作系统课程教学的主要目的，是学习计算机操作系统中资源管理的方法和技术，这些方法和技术，在以后的实际应用开发中加以借鉴，可以提高所开发的应用程序质量。
为了加深对操作系统教材中所讲述的一些主要管理策略和算法的理解、掌握这些算法的思想、并能用已学习的程序设计语言实现之，根据教学大纲的要求，在进行操作系统课程教学过程中必须安排若干实验。
要完成这些实验，需要学生具有一定的C语言或其他编程语言的编程能力。
根据我校学生的实际情况，也为了学生易于完成本课程的实验，我们在本实验指导中，对大多数实验给出了其C语言程序的实现框架，这些程序是可以直接运行的；并且，对于实验中的一些主要算法，我们也给出其相应的程序段（需要学生完善后才能运行的），其目的是对学生完成本讲义要求的实验提供帮助。
很显然，要能较好的达到本课程实验之目的，不能完全依赖本指导，还需要学生的劳动和配合。
操作系统实验的要求：（1）积极认真地做好实验前的准备，在每个实验前，必须写出需要上机调试的源程序，并通过静态分析方法调试和修改，不能等到上机时再编写程序。
尽管本指导给出了完整的示例，但要完成要求的实验，可能需要从数据结构定义开始。
（2）上机时，要积极调试程序，只有通过调试和改错，才能积累经验、提高能力、正确完成实验。
（3）仔细观察程序运行情况，做好记录，作好分析。
（4）按要求认真书写实验报告。
（可打印）（5）遵守机房实验用机规定和纪律，服从管理。
提醒：如果发现两人的实验报告内容是一模一样的，不管是否是自己做的，则两人成绩最多只记为60分，计入期末考试的平时成绩，态度第一，实验或程序正确与否是次要的，设计思路一定要写出来。
实验1模拟进程管理一、实验目的1．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
2．深入了解系统如何组织进程、创建进程。
3．进一步认识如何实现处理器调度。
二、实验预备知识1．进程的概念。
2．进程的组织方式。
3．进程的创建。
