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编译原理实验指导书

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2010-2011学年 第 一 学期

《操作系统

原理》实验指导书

授课教师：屠菁

计算机科学与技术系

2010年9月 目录

《操作系统原理》实验教学大纲（修订）............................................... 错误！未定义书签。

实验考核方式与基本要求........................................................................... 错误！未定义书签。

实验一 进程控制描述与控制..................................................................... 错误！未定义书签。

实验二 并发与调度..................................................................................... 错误！未定义书签。

实验三 存储管理......................................................................................................................... 31

实验四 设备管理......................................................................................... 错误！未定义书签。

实验五 文件管理与系统安全..................................................................... 错误！未定义书签。

附录 实验报告参考规范............................................................................. 错误！未定义书签。 《操作系统管理》实验指导书

1 《操作系统原理》实验教学大纲（修订）

课程编号：

课程名称：操作系统原理

实验学时：14

一、本实验课的性质、任务与目的

操作系统作为计算机专业的一门专业基础课，是计算机专业的核心课程之一，学好与否直接关系到学生是否能更好地学习后续课程。通过本实验课程的学习，使学生理解与掌握操作系统设计所遵循的基本原理，基本方法，建立多道程序设计环境下的并行程序设计的思维方式。此外，操作系统用到的各种算法也是学生加强算法锻炼的好机会，对日后从事系统开发方面的工作有直接的借鉴作用。

本实验课程在操作系统原理课程教学中占有重要地位，目的是让学生及时掌握和巩固所学的基本原理和基础理论，加深理解。提高学生自适应能力，为将来使用和设计各类新的操作系统打下良好的基础。

二、本实验课所依据的课程基本理论

计算机操作系统，操作系统中所介绍的重要算法。

三、实验类型与要求

序号 实验内容 内容提要 实验要求 实验

时数 实验

类型 每组

人数 所在实验室名称 备注

一 进程控制描述与控制 操作系统界面、进程管理 必修 2 验证 2 系机房

二 并发与调度 进程并发、进程状态转换 必修 2 验证 2 系机房

三 存储管理 内存空间分配及虚拟存储器 必修 2 验证 2 系机房

四 设备管理 设备分配与回收 必修 2 验证 2 系机房

五

文件管理与系统安全 文件系统目录结构，文件操作及操作系统安全 任选 2 验证 2 系机房

六 操作系统功能模拟设计实验

操作系统功能模拟设计并实现

必修 4 设计 3-4 系机房

四、每组人数与实验学时数

序号 实验内容 实验时数 每组人数

一 进程控制描述与控制 2 2

二 并发与调度 2 2

三 存储管理 2 2

四 设备管理 2 2

五 文件管理与系统安全 2 2

六 操作系统功能模拟设计实验 4 3-4

五、考核方式与评分办法

考核方式：在规定时间内，按要求设计相应的模拟系统并上机调试运行，写出详细的实验报告，在机上向教师演示自己设计的模拟系统。

评分办法：视程序的质量、完成速度及实验报告分别给予优、良、中、及格、不及格等成绩。

六、本实验课配套教材或实验指导书

[1]周苏，金海溶等编著，操作系统原理实验，北京：科学出版社，2003

七、实验报告要求

实验题目、问题描述、算法说明、算法框图、数据结构及符号说明、程序清单及运行结果。

八、其它

教研室：计算机网络 执笔人：钟伯成 系主任审核签名：

《操作系统管理》实验指导书

3 实验考核方式与基本要求

1） 按要求设计相应的模拟系统并上机调试运行

2） 写出详细的实验报告，实验报告要求如下：

（1）实验题目。

（2）程序中使用的数据结构及符号说明。

（3）流程图。

（4）打印一份源程序并附上注释。

（5）打印程序运行时的初值和运行结果。

基本要求：3或4人为一小组，采取课内上机和业余上机相结合的方式进行，在规定时间内每个小组以论文形式上交实验（设计）结果并上机演示说明。

实验考核题目

㈠ 进程管理

㈡ 模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者——消费者问题。

㈢ 银行家算法

㈣ 模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

㈤ 用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。

㈥ 用最近最少用（LRU）页面调度算法处理缺页中断。

㈦ 设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的进程。

㈧ 设计一个按时间片轮转法实现处理器调度的程序。

㈨ 模拟实现一个简单的固定（或可变）分区存储管理系统

㈩ 模拟实现单通路I/O系统中的设备分配程序。

{十一} 模拟实现用位示图法管理文件存储空间的分配与回收。

实验提示

㈠ 进程管理

1．实验内容

至少要有：创建新的进程；查看运行进程；换出某个进程；杀死运行进程以及进程之间通信等功能。

2．实验提示

PCB结构通常包括以下信息：进程名，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。 例：实验运行结果

********************************************

* 进程演示系统 *

********************************************

1.创建新的进程 2.查看运行进程

3.换出某个进程 4.杀死运行进程

5.进程之间通信 6.退出系统

********************************************

请选择（1～6）

然后根据你选择的不同，出现不同的结果。

㈡ 第一题：模拟PV操作同步机构，且用PV操作解决生产者——消费者问题。

㈢ 第二题：银行家算法

实验提示

[第一题]：在系统初始化时应把信号量semaphore定义为某个类型，为简单起见，在模拟实验中可把上述的semaphore直接改成integer。

生产者——消费者问题。

假定有一个生产者和消费者，生产者每次生产一件产品，并把生产的产品存入共享缓冲器以供消费者取走使用。消费者每次从缓冲器内取出一件产品去消费。禁止生产者将产品放入已满的缓冲器内，禁止消费者从空缓冲器内取产品。假定缓冲器内可同时存放10件产品。

进程控制块PCB。

在模拟实验中，假设进程控制块的结构如下图。其中进程的状态有：运行态、就绪态、等待态和完成态。当进程处于等待态时，在进程控制块PCB中要说明进程等待原因（在模拟实验中进程等待原因为等待信号量s1或s2）；当进程处于等待态或就绪态时，PCB中保留了断点信息，一旦进程再度占有处理器则就从断点位置继续运行；当进程处于完成状态，表示进程执行结束。

处理器的模拟。

计算机硬件提供了一组机器指令，处理器的主要职责是解释执行机器指令。为了模拟生产者和消费者进程的并发执行，我们必须模拟一组指令和处理器职能。

模拟的指令 功能

P(s) 执行P操作原语

V(s) 执行v操作原语

put B[IN]:=product;IN:=(IN+1) mod 10

GET X:=B[out];out:=(out+1) mod 10 进程名

状态

等待原因

断点 《操作系统管理》实验指导书

5 produce 输入一个字符放入C中

consume 打印或显示x中的字符

GOTO L PC: L

NOP 空操作

模拟的处理器指令

模拟的一组指令见上图，其中每条指令的功能由一个过程来实现。用变量PC来模拟“指令计数器”，假设模拟的指令长度为1，每执行一条模拟指令后，PC加1，指出下一条指令地址。使用模拟的指令，可把生产者和消费者进程的程序表示为下图的形式。

序号 生产者程序 消费者程序

0 produce P(s2)

1 P(s1) GET

2 PUT V(s1)

3 V(s2) consume

4 goto 0 goto 0

生产者和消费者程序

定义两个一维数组PA[0..4]和SA[0..4],每一个PA[i]存放生产者程序中的一条模拟指令执行的入口地址；每个SA[i]存放消费者程序中的一条模拟指令执行的入口地址。于是模拟处理器执行一条指令的过程为：取出PC之值，按PA[PC] 或SA[PC]得模拟指令执行的入口地址，将PC之值加1，转向由入口地址确定的相应的过程执行。

[第二题]：编写银行家算法，要求对于书127页给出的资源分配表，可以对输入各种请求进行安全性判断，最后给出安全序列或者不能分配的原因。

㈣ 第一题：模拟分页式存储管理中硬件的地址转换和产生缺页中断。

㈤ 第二题：用先进先出（FIFO）页面调度算法处理缺页中断。

㈥ 第三题：用最近最少用（LRU）页面调度算法处理缺页中断。

实验提示

第一题[提示]

（1） 分页式虚拟存储系统是把作业信息的副本存放在磁盘上，当作业被选中时，可把作业的开始几页先装入主存且启动执行。为此，在为作业建立页表时，应说明哪些页已在主存，哪些页尚未装入主存，页表的格式为：

页号 标志 主存块号 在磁盘上的位置

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《编译原理》实验指导书-2015

《编译原理》实验指导书-2015

武汉科技大学

计算机科学与技术学院

编译原理实验指导书

实验一 词法分析器设计

【实验目的】

1．熟悉词法分析的基本原理，词法分析的过程以及词法分析中要注意的问题。

2．复习高级语言，进一步加强用高级语言来解决实际问题的能力。

3．通过完成词法分析程序，了解词法分析的过程。

【实验内容】

用C语言编写一个PL/0词法分析器，为语法语义分析提供单词，使之能把输入的字符串形式的源程序分割成一个个单词符号传递给语法语义分析，并把分析结果（基本字，运算符，标识符，常数以及界符）输出。

【实验要求】

1． 要求绘出词法分析过程的流程图。

2． 根据词法分析的目的以及内容，确定完成分析过程所需模块。

3． 写出每个模块的源代码，并给出注释。

4． 整理程序清单及所得结果。

【说明】

运行成功以后，检查程序，并将运行结果截图打印粘贴到实验报告上。

辅助库函数scanerLib设计以及使用说明：

下面内容给出了一个辅助库函数的接口说明以及具体实现。

接口设计

//字符类

class Token

{

TokenType type;

String str;

Int line;

}

//词法分析 结果输出 操作类

class TokenWriter

{

ArrayList tokens; //用来记录所识别出来的token

TokenWriter(); //构造函数 指定输入文件名，创建文件输出流

Void Add(Token); //将词法分析器中分析得到的Token添加到tokens中

WriteXML(); //将tokens写出到目标文件.xml中

}

//词法分析 操作词法分析生成文件 接口

class TokenReader {

ArrayList tokens;

TokenReader(); //构造函数 输入文件名； 初始化

Token Next(); //返回下一个Token；

武汉理工大学-编译原理实验报告-中国好学长系列之小灰灰的爸爸

武汉理工大学-编译原理实验报告-中国好学长系列之小灰灰的爸爸

武汉理工大学

学 生 实 验 报 告 书

实验课程名称 《编译原理》

开 课 学 院 计算机科学与技术学院

指导老师姓名 何九周

学 生 姓 名 小灰灰的爸爸

学生专业班级 中国好学长系列

2013 — 2014 学年 第 一 学期

学生学号 实验课成绩 实验课程名称： 编译原理

实验项目名称 单词的词法分析器的设计 实验成绩

实验者 专业班级 组别

同组者 实验日期 年 月 日

第一部分：实验分析与设计（可加页）

一、实验内容描述（问题域描述）

1．实验目的：

设计，编制并调试一个词法分析程序，加深对词法分析原理的理解。

2．实验要求

要求：在上机前应认真做好各种准备工作，熟悉机器的操作系统和语言的集成环境，独立完成算法编制和程序代码的编写；上机时应随带有关的高级语言教材或参考书；要学会程序调试与纠错；每次实验后要交实验报告。

3．实验报告的内容

（1）实验题目、班级、学号、姓名、完成日期；

（2）待分析的某种语言子集的词法描述；

（3）词法分析程序的功能；

（4）详细的算法描述；

（5）程序清单；

（6）运行结果(给3组典型输入数据进行测试)；

（7）收获与体会。

二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）

1．待分析的简单语言的词法：

（1）关键字：

bengin if then while do end

所有的关键字都是小写。

（2）运算符和界符：

：= + - * / < <= <> > >= = ; ( ) #

（3）其他单词是标志符（ID）和整形常数（NUM），通过以下正规式定义：

《编译方法》实验指导书

《编译方法》实验指导书

武汉科技大学

计算机科学与技术学院

编译方法实验指导书

实验一 词法分析器设计

【实验目的】

1．熟悉词法分析的基本原理，词法分析的过程以及词法分析中要注意的问题。

2．复习高级语言，进一步加强用高级语言来解决实际问题的能力。

3．通过完成词法分析程序，了解词法分析的过程。

【实验内容】

用C语言编写一个PL/0词法分析器，为语法语义分析提供单词，使之能把输入的字符串形式的源程序分割成一个个单词符号传递给语法语义分析，并把分析结果（基本字，运算符，标识符，常数以及界符）输出。

【实验步骤和要求】

1． 要求绘出词法分析过程的流程图。

2． 根据词法分析的目的以及内容，确定完成分析过程所需模块。

3． 写出每个模块的源代码。

4． 整理程序清单及所得结果。

【说明】

运行成功以后，检查程序，实验报告要求分组完成个功能子程序的打印。

辅助库函数scanerLib设计以及使用说明：

下面内容给出了一个辅助库函数的接口说明以及具体实现。

接口设计

//字符类

class Token

{

TokenType type;

String str;

Int line;

}

//词法分析 结果输出 操作类

class TokenWriter

{

ArrayList tokens; //用来记录所识别出来的token

TokenWriter(); //构造函数 指定输入文件名，创建文件输出流

Void Add(Token); //将词法分析器中分析得到的Token添加到tokens中

WriteXML(); //将tokens写出到目标文件.xml中

}

//词法分析 操作词法分析生成文件 接口

class TokenReader {

ArrayList tokens;

TokenReader(); //构造函数 输入文件名； 初始化

Token Next(); //返回下一个Token；

编译原理-实验1

编译原理-实验1

《编译原理》

实验报告

项目名称 词法分析程序设计与实现

专业班级

学 号

姓 名

实验成绩：

批阅教师：

年 月 日

实验1《词法分析程序设计与实现》

实验学时： 2 实验地点： 实验日期：

一、实验目的

加深对词法分析器的工作过程的理解；加强对词法分析方法的掌握；能够采用一种编程语言实现简单的词法分析程序；能够使用自己编写的分析程序对简单的程序段进行词法分析。

二、实验内容

自定义一种程序设计语言，或者选择已有的一种高级语言，编制它的词法分析程序。词法分析程序的实现可以采用任何一种编程语言和编程工具。

从输入的源程序中，识别出各个具有独立意义的单词，即关键字、标识符、常数、运算符、界符。并依次输出各个单词的内部编码及单词符号自身值。（遇到错误时可显示“Error”，然后跳过错误部分继续显示）

三、实验方法

算法的基本任务是从字符串表示的源程序中识别出具有独立意义的单词符号，其基本思想是根据扫描到单词符号的第一个字符的种类，拼出相应的单词符号。

主程序初始包括以下两个方面：

⑴ 关键字表的初值。

关键字作为特殊标识符处理，把它们预先安排在一张表格中（称为关键字表），当扫描程序识别出标识符时，查关键字表。如能查到匹配的单词，则该单词为关键字，否则为一般标识符。关键字表为一个字符串数组，其描述如下：

Char *rwtab[6] = {“begin”, “if”, “then”, “while”, “do”, “end”,};

图3-1

（2）程序中需要用到的主要变量为syn,token和sum

扫描子程序的算法思想：

首先设置3个变量：①token用来存放构成单词符号的字符串；②sum用来整型单词；③syn用来存放单词符号的种别码。