操作系统实验指导书V2013[1]分析解析
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操作系统实验指导书
操作系统课程组 编
内蒙古工业大学
信息工程学院计算机系
二〇一三年九月 I 目 录
《操作系统》实验教学大纲........................................................................................ 1
实验一 进程管理.......................................................................................................... 1
实验二 SPOOLing技术实现 ..................................................................................... 12
1 《操作系统》实验教学大纲
一、基本信息
课程编码 020213008 课程学时 56
课程类别 学科基础课程 实验总学时 10 开出学期 5
开出单位 计算机系 适用专业 计算机科学与技术、软件工程
二、实验安排
序号 实 验 项 目 实验学时 每组人数 实验类型 开出要求
1 实验一 进程管理 4 1 验证 必做
２ 实验二 SPOOLing技术实现 6 1 设计 必做
三、实验目的、内容与要求
实验一 进程管理
（一）实验目的
1．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别；
2．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系统中进程通信的基本原理。
（二）实验内容
1．进程的创建；
2．进程的控制；
3．进程的软中断通信；
4．进程的管道通信。
（三）实验要求
1．掌握Linux系统中进程的创建、控制和通信的实现；
2．根据实验内容，在Linux平台上用C语言编程实现，上机调试运行得出实验结果；
3．写出预习报告和实验报告。
实验二 SPOOLing技术实现
（一）实验目的
1．加深对SPOOLing系统的理解；
2．进一步认识SPOOLing技术的实质；
3．分析、设计SPOOLing系统的实现方法；
4．了解Linux系统中SPOOLing的基本原理。 2 （二）实验内容
设计并运行一个简单的SPOOLing系统来模拟实际的SPOOLing输入/输出过程，以掌握这种以空间换时间的技术。要求将SPOOLing输入/输出处理程序编成一个独立的进程模块并与其他请求输入/输出的进程并发运行。SPOOLing进程负责把从输入设备输入的信息送到外存输入井中，或把外存输出井中的信息送到打印机等输出设备上输出。其余进程只要求编写输入/输出部分的程序。要求定义实施算法的相关数据结构，实现设备分配和SPOOLing算法。
（三）实验要求
1．掌握SPOOLing技术的实现；
2．根据实验内容，在Linux平台上用C语言编程实现，上机调试运行得出实验结果；
3．写出预习报告和实验报告。
四、考核方式
实验成绩占课程总成绩的比重为10%。
考核方式根据实验课考勤、课前预习情况、课上实验能力、原型系统效果验收与实验报告的完成情况综合评分。
每个实验考核：实验预习占30%，实验能力和效果占30%，实验报告占40%。
五、建议教材与教学参考书
1．课程教材
[1] 张尧学. 计算机操作系统教程. 第三版. 北京：清华大学出版社. 2006
[2] 赵俊生．操作系统实验指导书．自编．2008
2．教学参考书
[1] 汤小丹．计算机操作系统．第三版．西安: 西安电子科技大学出版社．2008
[2] 徐虹. 操作系统实验指导. 北京: 清华大学出版社．2004
[3] 屠祁. 操作系统基础．第三版．北京: 清华大学出版社．2000
[4] 冯耀霖. 操作系统. 西安: 西安电子科技大学出版社．2001
[5] 左万历．计算机操作系统教程．第二版．北京：高等教育出版社．2004
六、编制说明
编制者：系统软件课程组 组长：寿永熙
执笔人：赵俊生 编制时间：2009年3月 1 实验一 进程管理
一、实验目的
1．学会在Linux中利用系统调用fork()创建进程。
2．加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。
3．进一步认识在系统内进程并发执行的实质。
4．分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法。
5．掌握Linux中进程通信的基本原理。
二、实验类型
验证性实验。
三、实验预备知识
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源码文件，分析进程的创建过程。
四、实验内容
1．进程的创建
【任务】
编写一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符；父进程显示字符“a”，子进程分别显示字符“b”和“c”。试观察记录屏幕上的显示结果，并分析原因。
【程序】
＃include
main()
{
int p1,p2;
while((p1=fork())= =-1); /*创建子进程p1，失败时循环*/
if(p1= =0) /*子进程p1创建成功*/
putchar(‘b’);
else /*父进程返回*/
{ 2 while((p2=fork())= =-1); /*创建另一个子进程p2，失败时循环*/
if(p2= =0) /*子进程p2创建成功*/
putchar(‘c’);
else
putchar(‘a’); /*父进程执行*/
}
}
【执行结果】
同学自己得到实验结果。
【分析原因】
同学自己分析多次执行产生不同实验结果的原因。
2．进程的控制
【任务】
修改已编写的程序，将每个进程的输出由单个字符改为一句话，再观察程序执行时屏幕上出现的现象，并分析其原因。如果在程序中使用系统调用lockf()来给每个进程加锁，可以实现进程之间的互斥，观察并分析出现的现象。
【程序1】
＃include
main()
{
int p1,p2,i;
while((p1=fork())= =-1);
if(p1= =0)
for(i=0;i<50;i++)
printf(“child %d\n”,i);
else
{
while((p2=fork())= =-1)
if(p2= =0)
for(i=0;i<50;i++) 3 printf(“son %d\n”,i);
else
for(i=0;i<50;i++)
printf(“daughter %d\n”,i);
}
}
【执行结果】
同学自己得到实验结果。
【分析原因】
同学自己分析多次执行产生不同实验结果的原因。
【程序2】
＃include
＃include
main()
{
int p1,p2,i;
while((p1=fork())= =-1);
if(p1= =0)
{
lockf(1,1,0); /*加锁*/
for(i=0;i<50;i++)
printf(“child %d\n”,i);
lockf(1,0,0); /*解锁*/
}
else
{
while((p2=fork())= =-1)
if(p2= =0)
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<50;i++) 4 printf(“son %d\n”,i);
lockf(1,0,0);
}
else
{
lockf(1,1,0);
for(i=0;i<50;i++)
printf(“daughter %d\n”,i);
lockf(1,0,0);
}
}
}
【执行结果】
同学自己得到实验结果。
【分析原因】
同学自己分析多次执行产生不同实验结果的原因。
3．软中断通信
【任务1】
编制一段程序，使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按任意字母键和Enter键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill()向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止：
child process 1 is killed by parent!
child process 2 is killed by parent!
父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止：
parent process is killed!
【程序】
#include
#include
#include
#include
