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《操作系统原理》实验报告六课件

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操作系统课件(第六章)

操作系统课件(第六章)

① 通道指令单一。通道硬件比较简单，其所能执行的 指令主要是与输入输出操作有关的指令。 ② 通道没有自己的内存。通道所执行的通道程序是放 在计算机内存中的，也就是说通道与CPU共享系统的 内存。
通道按信息交换方式可分为以下三种类型 ① 字节多路通道 ② 数组选择通道 ③ 数组多路通道
通道指令和通道程序

6.2 I/O控制方式
程序直接查询控制方式 6.2.2 中断方式 6.2.3 DMA方式 6.2.4 通道方式
6.2.1 I/O控制方式发展过程中贯穿着这样的宗旨，
即尽量减少主机对外设的干预，把主机从 繁杂的I/O控制中解脱出来，以便有更多的 时间进行输出处理。
6.2.1 程序直接查询控制方式

（2）中速设备


（3）高速设备


2．按信息交换的单位分类 （1）块设备

块设备用于存储信息。由于信息的存取是以数据块为 单位，故称块设备，它属于有结构设备。块设备的基 本特征是可寻址，可随机地读/写任意一块；块设备的 另一特征是其输入/输出（I/O）采用DMA方式。典型 的块设备是磁盘，每个盘块的大小为512B～4KB。 字符设备用于数据传输的基本单位是字符，它属于无 结构设备。其基本特征是不可寻址，即不能指定输入 时的源地址及输出时的目标地址。此外，字符设备在 I/O时常采用中断驱动方式。字符设备的种类较多，如 交互式终端、打印机等。
在一个盘面上的读写磁一个盘面上的读写磁头的轨迹称磁道在头的轨迹称磁道在磁头位置下的所有磁磁头位置下的所有磁道组成地圆柱体称柱道组成地圆柱体称柱面一个磁道又可被面一个磁道又可被划分成一个或多个物划分成一个或多个物文件的信息通常不是记录在同一盘面的各文件的信息通常不是记录在同一盘面的各个磁道上而是记录在同一柱面的不同磁个磁道上而是记录在同一柱面的不同磁道上这样可使移动臂的移动次数减少道上这样可使移动臂的移动次数减少缩短存取信息的时间

操作系统原理 实验报告

操作系统原理 实验报告

操作系统原理实验报告操作系统原理实验报告一、引言操作系统是计算机系统中的核心软件，它负责管理和协调计算机硬件资源，提供用户与计算机硬件之间的接口，使得用户可以方便地使用计算机。

在本次实验中，我们通过实际操作和观察，深入理解了操作系统的原理和工作机制。

二、实验目的本次实验的主要目的是通过模拟操作系统的运行过程，加深对操作系统原理的理解。

具体目标包括：1. 掌握操作系统的启动过程和内存管理机制；2. 理解进程调度算法的原理和实现；3. 学习文件系统的组织和管理方式；4. 了解操作系统与硬件之间的交互方式。

三、实验过程1. 启动过程在计算机启动时，操作系统首先加载到内存中，并开始执行。

我们通过模拟实验，深入了解了操作系统的启动过程。

我们观察到操作系统通过读取硬盘中的引导扇区来进行启动，并且在启动过程中会进行一系列的初始化操作，如初始化内存管理、进程管理和设备驱动等。

2. 内存管理内存管理是操作系统中的重要组成部分，它负责分配和回收内存资源，以及管理进程的内存空间。

在实验中，我们学习了内存分页和内存分段两种常见的内存管理方式，并通过实际操作和观察，对其原理和实现有了更深入的了解。

3. 进程调度进程调度是操作系统中的核心功能之一，它决定了哪些进程能够获得CPU的使用权。

在实验中，我们学习了常见的进程调度算法，如先来先服务、短作业优先和时间片轮转等。

通过模拟实验，我们观察到不同的调度算法对进程执行的影响，加深了对进程调度原理的理解。

4. 文件系统文件系统是操作系统中负责管理和组织文件的机制。

在实验中，我们学习了文件系统的组织方式，如目录结构和文件存储方式等。

通过实际操作和观察，我们了解了文件系统的工作原理和实现机制。

5. 硬件交互操作系统与硬件之间的交互是实现计算机功能的关键。

在实验中，我们学习了操作系统与硬件之间的通信方式，如中断和设备驱动等。

通过模拟实验，我们观察到操作系统是如何与硬件进行交互，并掌握了操作系统与硬件之间的配合工作。

操作系统原理实验报告

操作系统原理实验报告

《操作系统原理》实验报告班级:姓名:学号:指导老师：目录:实验题目：实验一线程创建与撤销 (2)实验题目：实验二线程同步 (6)实验题目：实验三线程互斥 (11)实验题目：实验四进程通信 (17)实验题目：实验五读者-写者问题 (21)实验题目：实验六进程调度 (37)实验题目：实验七存储管理之动态链接库 (52)实验题目：实验八存储管理之内存分配 (56)实验题目：实验九存储管理之页面置换算法 (69)实验题目：实验十设备管理 (84)实验题目：实验十一文件管理之文件读写 (98)实验题目：实验一线程创建与撤销完成人：XXX报告日期：2018年3月31日一、实验内容简要描述（1）熟悉VC++、Visual Studio开发环境。

（2）使用相关函数创建和撤销线程。

（3）在一个进程中创建3个线程，名字分别为threada、threadb、threadc。

threada输出“hello world! ”。

threadb输出“My name is …”。

threadc输出“Please wait…”，然后sleep 5秒钟，接着输出“I wake up”。

二、程序设计1、设计思路该函数创建一个在调用进程的地址空间中执行的线程。

2、主要数据结构HANDLE CreateThread(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,DWORD dwStackSize,LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress,LPVOID lpParameter,DWORD dwCreationFlags,LPDWORD lpThreadId)；VOID ExitThread(DWORD dwExitCode)；VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);VOID Sleep(DWORD dwMilliseconds);三、实验结果1、基本数据lpThreadAttributes：指向一个SECURITY_ATTRIBUTES结构，该结构决定了返回的句柄是否可被子进程继承。

操作系统实验报告6

操作系统实验报告6

操作系统实验报告6一、实验目的本次操作系统实验的主要目的是深入了解和掌握操作系统中进程管理、内存管理、文件系统等核心概念和相关技术，通过实际操作和观察，增强对操作系统工作原理的理解，并提高解决实际问题的能力。

二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，实验工具包括 Visual Studio 2019 等。

三、实验内容（一）进程管理实验1、创建多个进程，并观察它们的运行状态和资源占用情况。

通过编写简单的C+＋程序，使用Windows API 函数创建多个进程。

在程序中，设置不同的进程优先级和执行时间，观察操作系统如何调度这些进程，以及它们对 CPU 使用率和内存的影响。

2、进程间通信实现了进程间的管道通信和消息传递。

通过创建管道，让两个进程能够相互交换数据。

同时，还使用了 Windows 的消息机制，使进程之间能够发送和接收特定的消息。

（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 C+＋的动态内存分配函数（如｀malloc` 和｀free`），在程序运行时动态申请和释放内存。

观察内存使用情况，了解内存碎片的产生和处理。

2、虚拟内存管理研究了 Windows 操作系统的虚拟内存机制，通过查看系统的性能监视器，观察虚拟内存的使用情况，包括页面文件的大小和读写次数。

（三）文件系统实验1、文件操作进行了文件的创建、读取、写入、删除等基本操作。

通过编写程序，对不同类型的文件（如文本文件、二进制文件）进行处理，了解文件系统的工作原理。

2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。

了解了目录结构在文件系统中的组织方式和管理方法。

四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、打开 Visual Studio 2019，创建一个新的 C+＋控制台项目。

2、在项目中编写代码，使用｀CreateProcess` 函数创建多个进程，并设置它们的优先级和执行时间。

3、编译并运行程序，通过任务管理器观察进程的运行状态和资源占用情况。

操作系统原理实验报告

操作系统原理实验报告
《操作系统原理》 实验报告
2012 软件工程（嵌入式）
学号：____________ 姓名：____________
苏州大学计算机科学与技术学院 2015 年 3 月
目录
操作系统原理实验报告
一、实验环境............................................................................................ 1
5
操作系统原理实验报告 6
操作系统原理实验报告 7
操作系统原理实验报告 8
操作系统原理实验报告
实验二、进程间的通信
实验环境：
实验环境一：Windows 平台
实验时间：
6 小时
实验目的：
初步了解 windows 环境下进程间通信的机制，掌握如何利用消息、共享内存 和剪贴板三种进程间通信机制中的任意 2 种进行通信的原理，并利用 win32API 函数编写实例程序。
[提示] 1、从 root 注册进系统，可以通过用户图形界面中的菜单创建用户组并为用
户分配注册号，也可以通过 shell 命令创建用户组，创建用户组的 shell 命令格式
2
操作系统原理实验报告
如下：
groupadd -g group_ID group_name
为用户分配注册号的 shell 命令格式如下：
usermod options login_ID
其中，任选项 options 可以为如下内容：
-c comment
表示注释信息
-d pathname
表示当前目录
-g group_ID
表示主用户组名
-G supplementary_group_ID 表示主用户组的增补组名

《操作系统原理》PPT课件

《操作系统原理》PPT课件
Shared variable: int total : = 0 ;
p0,p1:
{
int count;
for (count=1; count <=50; count++)
total = total + 1 ;
} total可能的结果？ 最大值？最小值？ 注意total是两个进程都可以访问的共享存储单元，不同于一般 程序中的全局变量
Monolithic：内核中所有的子系统运行在相同的特 权级(privileged mode），拥有相同的地址空间，通 信采用常规C函数调用的形式。
5
四、操作系统的硬件支持
▪ 特权级（区分OS与应用程序的权限） ▪ MMU ▪ Cache ▪ 中断
6
五、系统调用
▪ 操作系统提供给应用程序的一个接口，使得应用程序能够获得 操作系统的服务
✓ 一次只能由一个进程访问的资源 临界区(critical section)
✓ 访问临界资源的代码段称为临界区（CS）
13
互斥(mutual exclusion) ✓在一个时刻最多只有一个进程在临界区
同步(synchronization) ✓协调需要访问临界资源的进程，否则会导致race condition （竞争条件） 如：两进程 p0,p1，都通过下面的代码访问一个共享的存储单 元:
进程中的线程共享进程资源，但拥有私有堆栈及线程控制 块(TCB，存储寄存器值、优先级及其他线程状态信息) 核心级线程（KLT：kernel-level thread） ✓ 应用程序通过API调用核心线程管理例程(kernel thread
facility)来管理： 需要进行模式切换
✓ 是OS调度的基本单位 ✓ 线程阻塞不会导致整个进程的阻塞 ✓ 在多处理器环境下，内核可使线程在不同的处理器上

《操作系统实验》课件


文件以块为单位进行存 储，通过逻辑块号和物 理块号的映射来实现文 件的访问。同时，可以 采用不同的文件组织方 式，如顺序存储和链式 存储等。
通过目录来实现对文件 的组织和访问，目录中 包含文件名、文件的位 置信息和访问权限等信 息。常见的目录结构有 单级目录、二级目录和 树形目录等。
通过访问控制表（ACL ）或安全标签等机制来 实现对文件的访问控制 ，以确保文件的安全性 和完整性。
03
[6] 张丽芬. 操作系统实验教程[M]. 北京: 中国人民大学出版 社, 2014.
THANKS
操作系统基本类型
总结词
根据不同的应用场景和功能，操作系统 可以分为多种类型，如批处理操作系统 、分时操作系统、实时操作系统等。
VS
详细描述
根据不同的应用需求，操作系统可以分为 多种类型。批处理操作系统主要用于大规 模数据处理，分时操作系统允许多个用户 同时使用计算机，实时操作系统则用于需 要快速响应的场合。
结果分析与讨论
01
进程管理实验结果 分析
分析实验过程中出现的问题和解 决方法，讨论进程调度策略和优 先级分配的合理性。
02
内存管理实验结果 分析
分析内存分配算法的效率和公平 性，讨论内存碎片化问题及其解 决方案。
03
文件系统实验结果 分析
分析文件系统性能瓶颈和优化方 法，讨论文件存储和检索的效率 问题。
内存管理是操作系统的核心功能之一，包括 内存分配、回收、内存保护等。
详细描述
内存管理是操作系统的核心功能之一，负责 分配和回收内存资源。同时，它还需要保证 各个进程之间的隔离，防止相互干扰和破坏 。内存管理算法有分区管理、分页管理、段 式管理和段页式管理等。
文件系统

《操作系统》课程实验报告

《操作系统》课程实验报告一、实验目的本次《操作系统》课程实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理、进程管理、内存管理、文件系统等核心概念，并掌握相关的操作技能和分析方法。

二、实验环境1、操作系统：Windows 10 专业版2、开发工具：Visual Studio Code3、编程语言：C/C+＋三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新进程，并观察进程的创建过程和资源分配情况。

同时，实现进程的正常终止和异常终止，并分析其对系统的影响。

2、进程同步与互斥使用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。

通过模拟多个进程对共享资源的访问，观察并解决可能出现的竞争条件和死锁问题。

（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。

观察在不同的内存请求序列下，内存的分配和回收情况，并分析算法的性能和优缺点。

2、虚拟内存管理研究虚拟内存的工作原理，通过设置页面大小、页表结构等参数，观察页面的换入换出过程，以及对系统性能的影响。

（三）文件系统实验1、文件操作实现文件的创建、打开、读取、写入、关闭等基本操作。

观察文件在磁盘上的存储方式和文件系统的目录结构。

2、文件系统性能优化研究文件系统的缓存机制、磁盘调度算法等，通过对大量文件的读写操作，评估不同优化策略对文件系统性能的提升效果。

四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、进程创建与终止（1）使用 C/C+＋语言编写程序，调用系统函数创建新进程。

（2）在子进程中执行特定的任务，父进程等待子进程结束，并获取子进程的返回值。

（3）通过设置异常情况，模拟子进程的异常终止，观察父进程的处理方式。

2、进程同步与互斥（1）定义共享资源和相关的信号量或互斥锁。

（2）创建多个进程，模拟对共享资源的并发访问。

（3）在访问共享资源的关键代码段使用同步机制，确保进程之间的正确协作。

（4）观察并分析在不同的并发情况下，系统的运行结果和资源竞争情况。

操作系统原理_实验报告

一、实验目的1. 理解操作系统基本原理，包括进程管理、内存管理、文件系统等。

2. 掌握操作系统的基本命令和操作方法。

3. 通过实验加深对操作系统原理的理解和掌握。

二、实验环境1. 操作系统：Linux2. 编程语言：C语言3. 开发工具：Eclipse三、实验内容本次实验主要分为以下几个部分：1. 进程管理实验2. 内存管理实验3. 文件系统实验四、实验步骤及结果1. 进程管理实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的进程管理程序，实现进程的创建、调度、同步和通信等功能。

- 编写代码实现进程的创建，通过调用系统调用创建新的进程。

- 实现进程的调度，采用轮转法进行进程调度。

- 实现进程同步，使用信号量实现进程的互斥和同步。

- 实现进程通信，使用管道实现进程间的通信。

实验结果：- 成功创建多个进程，并实现了进程的调度。

- 实现了进程的互斥和同步，保证了进程的正确执行。

- 实现了进程间的通信，提高了进程的效率。

2. 内存管理实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的内存管理程序，实现内存的分配、释放和回收等功能。

- 实现内存的分配，采用分页存储管理方式。

- 实现内存的释放，通过调用系统调用释放已分配的内存。

- 实现内存的回收，回收未被使用的内存。

实验结果：- 成功实现了内存的分配、释放和回收。

- 内存分配效率较高，回收内存时能保证内存的连续性。

3. 文件系统实验实验步骤：- 使用C语言编写一个简单的文件系统程序，实现文件的创建、删除、读写等功能。

- 实现文件的创建，通过调用系统调用创建新的文件。

- 实现文件的删除，通过调用系统调用删除文件。

- 实现文件的读写，通过调用系统调用读取和写入文件。

实验结果：- 成功实现了文件的创建、删除、读写等功能。

- 文件读写效率较高，保证了数据的正确性。

五、实验总结通过本次实验，我对操作系统原理有了更深入的理解和掌握。

以下是我对实验的几点总结：1. 操作系统是计算机系统的核心，负责管理和控制计算机资源，提高计算机系统的效率。

操作系统原理ppt课件

概念 一个程序由若干个程序段组成，而这些程序段的执行
必须是顺序的，这种程序执行的方式就称为程序的顺序执 行。
例如：
程序顺序执行的特点
1 顺序性
处理机严格按照程序所规定的顺序执行，即每个 操作必须在下一个操作开始之前结束。
2 封闭性
程序一旦开始执行，其计算结果不受外界的影响， 当程序的初始条件给定之后，其后的状态只能由 程序本身确定，即只有本程序才能改变它。
所谓批处理系统是指加载在计算机上的一个系统软 件，在它的控制下，计算机能够自动地成批地处理 一个或多个用户的作业。
首先出现的是联机批处理系统。如下图所示。
脱离主机控制的输入/输出批处理 系统
在外设处理数据时，主机处理“忙等”状态，这样 高速的主机与慢速的外设矛盾就显现出来。为了克 服与缓解主机与外设的矛盾。我们引入脱机批处理 系统，即脱离主机控制的输入/输出批处理系统。 如图1.4所示。
二 系统程序
文件管理 状态信息 文件修改 程序设计语言支持 程序装入与执行 工具性软件 命令解释程序的实现方法
1.5操作系统逻辑结构设计
分层实现的软件设计 方法
1.5操作系统逻辑结构设计
单块结构 层次结构:分层实现的软件设计方法. 虚拟机 客户/服务器模型:再用户进程方式下实现系统的多
操作系统的发展过程
按技术发展与分支划 分类别
操作系统的类型
早期批处理 执行系统 多道成批系统 分时、实时系统、个人机系统 多处理机、分布式系统
无操作系统的计算机
从第一代计算机诞生到20世纪50年代中期还未出 现操作系统，这时的计算机采用人工操作方式。其 过程是：
图1.2 手工操作计算机
单道批处理系统与多道批处理 系统及执行系统
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#include <time.h>
#define M 3 //资源种类m种
#define N 4 //进程个数n
int need[10][3];//进程还需资源矩阵
int max[10][3];//进程最大需求矩阵
int allocation[10][3];//已分配资源矩阵
int available[3]; //可用资源向量
int request[3];
while(1){
flag1 = flag2 = 0;
printf("请输入要操作的进程号：");
scanf("%d", &i);
if(i>N||i<0) {
printf("你输入的进程号不存在！");
break;
}
printf("请输入各类资源的请求数：");
scanf("%d %d %d", &request[0], &request[1], &request[2]);
puts("*0.初始化数据1.安全性算法2.银行家算法3.退出*");
puts("*******************************************************");
}
int safe()//检查安全序列
{
int i,j,k=1; // k用来结束安全序列的查找
int flag=1; // flag = 0表示当前可用资源<进程申请资源数
puts("* A B C A B C A B C A B C *");
for( j = 0; j < M; j++){
work[j] = available[j];
}
for( j = 0; j < N; j++){
int i = path[j];
printf("*P%d ", i);
printf("%3d%3d%3d ", work[0], work[1], work[2]);
{
finish[i]=-1;
finish1[i]=-1;
}
//请在此处插入完成安全性检查算法的代码!
if(r>=4){
printf("-----找到安全序列-----\n");
for(i=0;i<N;i++)
{
if(i!=N-1)
printf("p%d->",path[i]);
else
printf("p%d\n",path[i]);
voiddisplay(int *a,int n) //显示一维数组
{ int i;
for(i=0;i<n;i++)
printf("%3d",a[i]);
}
void disp() //显示资源列表
{ int i;
printf("Nnumber\t Max\t\t need\t\t allocation\t avalible\n");
//请在此处插入银行家算法实现的代码！
puts(" 1.继续操作2.退出");
scanf("%d", &oper);
if(oper == 2){
break;
}
}
}
int main(){
int oper;
while(1){
showMenu();
printf("请选择接下来的操作：");
scanf("%d", &oper);
int work[3];//可用资源向量
int finish[10],finish1[10]; //记录进程申请的资源是否能分配
int path[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};//记录安全序列
int is_save;//是否产生安全序列
intmark[10];//记录某进程是否已分配资源
int r=0,r1=0; //记录所需资源能被满足的进程数；
for( j = 0; j < M; j++) //初始化work
{
work[j] = available[j];
}
printf("现在进行安全性检查......\n");
for( i = 0; i < N; i++)//初始化finish[]，1表示true，0表示false
switch( oper ){
case 0:
init();
break;
case 1:
if(safe()==1) is_save =1;
if(is_save == 1){
print_sav_seq();
}else{
puts("无法找到安全序列，请重新生成数据再运行程序");
return 0;
}
break;
printf("可用资源：A->%d;B->%d;C->%d\n\n\n",available[0], available[1], available[2] );
}
void banker(){
用来比较request[j] > need[i][j]和request[j] > available[j]
1、本试验设计的目的是通过编写和调试一个系统动态分配资源的简单模拟程序，观察死锁产生的条件，并采用适当的算法，有效地防止和避免死锁地发生。要求如下：
（1）模拟一个银行家算法；
（2）初始化时让系统拥有一定的资源；
（3）用键盘输入的方式申请资源；
（4）如果预分配后，系统处于安全状态，则修改系统的资源分配情况；
}
return 1;
}
else{
printf("进行安全性检查后.....\n");
printf("当前状态不安全！\n");
return 0;
}
}
voidprint_sav_seq(){
int i,j;
printf("安全序列如下：");
for( j = 0; j < N; j++){
printf(j? "-->":"");
Finish [i]=False
Need<=Work
如找到，执行(3)；否则，执行(4)
(3)设进程获得资源，可顺利执行，直至完成，从而释放资源。
Work=Work+Allocation
Finish=True
GO TO 2
(4)如所有的进程Finish[M]=true，则表示安全；否则系统不安全。
实验内容和步骤
printf("p%d", path[j]);
}
puts("");
puts("*****************************************************************");
puts("* Work Need Allocation Work+Allocation Finish *");
2015——2016学年第二学期
专业
班级
学号
姓名
日期
实
验
题目
实验目的
1、了解掌握银行家算法;
2、学会模拟实现资源分配，同时按要求编写和调试一个系统分配资源的简单模拟程序;
3、观察死锁产生的条件，并使用适当的算法，有效的防止和避免死锁的发生。
实验理论基础
设计要求：编制银行家算法通用程序，并检测所给状态的系统安全性。
work[1] += allocation[i][1];
work[2] += allocation[i][2];
printf("%3d%3d%3d true *\n", work[0], work[1], work[2]);
}
puts("*****************************************************************");
case 2:
banker();
break;
case 3:
return 0;
default:
puts("输入有误，清重试");
break;
}
}
return 0;
}
假设TO时刻的系统资源分配情况，写出其执行安全性检查和银行家算法的结果，分多种情况说明。
实验总结
（5）如果预分配后，系统处于不安全状态，则提示不能满足请求。
以下提供了部分该实例的源代码，要求同学们根据理论基础部分内容分析该源代码，并将缺失的程序代码补充完整，然后调试这段程序，最终按要求给出相应的结论。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
Allocation=Allocation+Request
Need=Need-Request
(4)系统执行安全性检查，如安全，则分配成立；否则试探险性分配作废，系统恢复原状，进程等待。
2.安全性检查