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实验二
进程调度
1.目的和要求
通过这次实验,理解进程调度的过程,进一步掌握进程状态的转变、进程调度的策略,进一步体会多道程序并发执行的特点,并分析具体的调度算法的特点,掌握对系统性能的评价方法。
2.实验内容
阅读教材《计算机操作系统》第二章和第三章,掌握进程管理及调度相关概念和原理。
编写程序模拟实现进程的轮转法调度过程,模拟程序只对PCB进行相应的调度模拟操作,不需要实际程序。假设初始状态为:有n个进程处于就绪状态,有m个进程处于阻塞状态。采用轮转法进程调度算法进行调度(调度过程中,假设处于执行状态的进程不会阻塞),且每过t个时间片系统释放资源,唤醒处于阻塞队列队首的进程。
程序要求如下:
1)输出系统中进程的调度次序; 2)计算CPU利用率。
3.实验环境
Windows操作系统、VC++6.0 C语言
4设计思想:
(1)
程序中进程可用PCB表示,其类型描述如下:
struct PCB_type
{
int pid;
//进程名 int
state;
//进程状态
2——表示“执行”状态
1——表示“就绪”状态
0——表示“阻塞”状态
int cpu_time;//运行需要的CPU时间(需运行的时间片个数)
} 用PCB来模拟进程;
(2)设置两个队列,将处于“就绪”状态的进程PCB挂在队列ready中;将处于“阻塞”状态的进程PCB挂在队列blocked中。队列类型描述如下:
struct QueueNode{
struct PCB_type
PCB;
Struct QueueNode *next;} 并设全程量:
struct QueueNode *ready_head=NULL,//ready队列队首指针
*ready_tail=NULL , //ready队列队尾指针
*blocked_head=NULL,//blocked队列队首指针 *blocked_tail=NULL;//blocked队列队尾指针(3)设计子程序:
start_state();
读入假设的数据,设置系统初始状态,即初始化就绪队列和阻塞队列。
dispath();
模拟调度,当就绪队列的队首进程运行一个时间片后,放到就绪队列末尾,每次都是队首进程进行调度,一个进程运行结束就从就绪队列中删除,当到t个时间片后,唤醒阻塞队列队首进程。
calculate();
就绪进程运行一次,usecpu加1,当就绪队列为空时unusecpu加1,CPU利用率为use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu)。
5源代码:
#include #include
struct PCB_type {
int pid;
//进程名
int
state;
//进程状态
//2--表示“执行”状态
//1--表示“就绪”状态
//0--表示“阻塞”状态
int cpu_time;//运行需要的CPU时间(需运行的时间片个数)};struct QueueNode{
struct PCB_type
PCB;
struct QueueNode *next;};struct QueueNode *ready_head=NULL,//ready队列队首指针
*ready_tail=NULL,//ready队列队尾指针
*block_head=NULL,//blocked队列队首指针
*block_tail=NULL;
//blocked队列队尾指针
int use_cpu,unuse_cpu;
void start_state()//读入假设的数据,设置系统初始状态 {
int n,m;
int i;
struct QueueNode *p,*q;
printf(“输入就绪节点个数n:”);
scanf(“%d”,&n);
printf(“输入阻塞节点个数m:”);
scanf(“%d”,&m);
p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
p->next =NULL;
ready_head=ready_tail=p;
for(i=0;i
{
p=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
p->next =NULL;
p->PCB.state=1;
printf(“输入就绪进程%d的pid和cpu_time:”,i+1);
scanf(“%d%d”,&p->PCB.pid,&p->PCB.cpu_time);
ready_tail->next=p;
ready_tail=p;
}
q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
q->next =NULL;
block_head=block_tail=q;
for(i=0;i
{
q=(struct QueueNode *)malloc(sizeof(struct QueueNode));
q->next=NULL;
q->PCB.state=0;
printf(“输入阻塞进程%d的pid和cpu_time:”,i+1);
scanf(“%d%d”,&q->PCB.pid,&q->PCB.cpu_time);
block_tail->next=q;
block_tail=q;
}
printf(“n处于就绪状态的进程有:n”);
p=ready_head->next;
i=1;
while(p)
{printf(“进程%d的pid和cpu_time:%5d%5d%5dn“,i,p->PCB.pid,p->PCB.state,p->PCB.cpu_time);
p=p->next;
i++;
} } void dispath()
//模拟调度 {
int x=0,t;
use_cpu=0;
unuse_cpu=0;
printf(”输入t:“);
scanf(”%d“,&t);
printf(”开始调度n“);
while(ready_head!=ready_tail||block_head!=block_tail)
{
struct QueueNode *p,*q;
if(ready_head!=ready_tail)
{
p=ready_head->next;
ready_head->next=p->next;
p->next=NULL;
if(ready_head->next==NULL)
{
ready_tail=ready_head;
}
p->PCB.state=2;
printf(”进程%d调度t“,p->PCB.pid);
state和
use_cpu++;
x++;
p->PCB.cpu_time--;
if(p->PCB.cpu_time)
{
ready_tail->next=p;
ready_tail=p;
}
else
{
printf(”进程%d完成t“,p->PCB.pid);
free(p);
}
}
else
{
unuse_cpu++;
x++;
printf(”空闲一个时间片t“);
}
if(x==t&&block_head!=block_tail)
{
q=block_head->next;
block_head->next=q->next;
q->next=NULL;
if(block_head->next==NULL)
{
block_tail=block_head;
}
ready_tail->next=q;
ready_tail=q;
x=0;
}
} } void calculate()
//计算CPU利用率 { printf(”ncpu的利用率%.2fn“,(float)use_cpu/(use_cpu+unuse_cpu));
} void main(){start_state();
dispath();
calculate();} 6运行结果:
7实验总结:
实验帮我复习了数据结构和C语言,且巩固课本知识,知道了如何定义结构体,如何在链接队列中增删节点。模拟进程调度帮我们巩固了进程三状态之间的变迁。懂得调式的重要性。总之,我们明白了理论联系实际。多看书,多上机。
实验三
可变分区存储管理
1.目的和要求
通过这次实验,加深对内存管理的认识,进一步掌握内存的分配、回收算法的思想。
2.实验内容
阅读教材《计算机操作系统》第四章,掌握存储器管理相关概念和原理。编写程序模拟实现内存的动态分区法存储管理。内存空闲区使用自由链管理,采用最坏适应算法从自由链中寻找空闲区进行分配,内存回收时假定不做与相邻空闲区的合并。
假定系统的内存共640K,初始状态为操作系统本身占用64K。在t1时间之后,有作业A、B、C、D分别请求8K、16K、64K、124K的内存空间;在t2时间之后,作业C完成;在t3时间之后,作业E请求50K的内存空间;在t4时间之后,作业D完成。要求编程序分别输出t
1、t
2、t
3、t4时刻内存的空闲区的状态。
3.实验环境
Windows操作系统、VC++6.0 C语言
4.设计思想
模拟内存分配和回收,要设置两个链队列,一个空闲区链和一个占用区链,空闲区链节点有起始地址,大小和指向下一节点的指针等数据域,占用区链节点有起始地址,大小,作业名和指向下一节点的指针等数据域,本实验用最坏适应算法,每次作业申请内存都是从空闲链队头节点分配,如果相等,就删除空闲头结点,如果小于申请的,就不分配,否则就划分内存给作业,剩下的内存大小,重新插入空闲链队,按从大到小,接着把作业占用的内存放到占用区链节点的末尾。每次作业运行完,就要回收其占用的内存大小,把作业节点按从大到小插入到空闲链队中。5.源代码:
#include #include struct freelinkNode{ int len;int addre;
struct freelinkNode *next;};struct busylinkNode{ char name;
int len;int addre;struct busylinkNode *next;};struct freelinkNode *free_head=NULL;
//自由链队列(带头结点)队首指针
struct busylinkNode *busy_head=NULL;
//占用区队列队(带头结点)首指针
struct busylinkNode *busy_tail=NULL;
//占用区队列队尾指针 void start(void)/* 设置系统初始状态*/ { struct freelinkNode *p;
struct busylinkNode *q;
free_head=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
free_head->next=NULL;// 创建自由链头结点
busy_head=busy_tail=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
busy_head->next=NULL;// 创建占用链头结点
p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
p->addre=64;
p->len=640-64;//OS占用了64K
p->next=NULL;
free_head->next=p;
q=(struct busylinkNode *)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
q->name='S';/* S表示操作系统占用
*/
q->len=64;q->addre=0;q->next=NULL;
busy_head->next=q;busy_tail=q;} void requireMemo(char name, int require)/*模拟内存分配*/ { freelinkNode *w,*u,*v;busylinkNode *p;if(free_head->next->len>=require){
p=(struct busylinkNode*)malloc(sizeof(struct busylinkNode));
p->name=name;
p->addre=free_head->next->addre;
p->len=require;
p->next=NULL;
busy_tail->next=p;
busy_tail=p;} else
printf(”Can't allocate“);
w=free_head->next;
free_head->next=w->next;
if(w->len==require)
{
free(w);} else {
w->addre=w->addre+require;
w->len=w->len-require;}
u=free_head;
v=free_head->next;
while((v!=NULL)&&(v->len>w->len)){
u=v;
v=v->next;}
u->next=w;
w->next=v;} void freeMemo(char name)/* 模拟内存回收*/ { int len;
int addre;busylinkNode *q,*p;freelinkNode *w,*u,*v;q=busy_head;
p=busy_head->next;
while((p!=NULL)&&(p->name!=name))
{
q=p;
p=p->next;}
if(p==NULL){
printf(”%c is not exist“,name);} else
{
if(p==busy_tail)
{
busy_tail=q;
}
else
{
q->next=p->next;
len=p->len;
addre=p->addre;
free(p);
w=(struct freelinkNode*)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
w->len=len;
w->addre=addre;
u=free_head;
v=free_head->next;
while((v!=NULL)&&(v->len>len))
{ u=v;v=v->next;
}
u->next=w;
w->next=v;
} } } void past(int time)/* 模拟系统过了time 时间*/ { printf(”过了时间%d后:n“,time);} void printlink()/* 输出内存空闲情况(自由链的结点)*/ {
freelinkNode *p;
printf(”内存的空闲情况为:n“);
p=(struct freelinkNode *)malloc(sizeof(struct freelinkNode));
p=free_head->next;
while(p!=NULL)
{
printf(”内存的起始地址和内存的大小%5dt%5d:n“,p->addre,p->len);
p=p->next;
} }
void main(){
int t1=1,t2=2,t3=3,t4=4;
start();
past(t1);
requireMemo('A',8);
requireMemo('B',16);
requireMemo('C',64);
requireMemo('D',124);
printlink();
past(t2);
freeMemo('C');
printlink();
past(t3);
requireMemo('E',50);
printlink();
past(t4);
freeMemo('D');
printlink();} 6.运行结果:
7.实验总结:
巩固编程能力,和调式能力,复习课本知识,明白理论联系实际的重要性,动手能力非常重要,多看书,多独立思考,品味痛苦的过程,享受成功的喜悦。
操作系统实验报告
院系:数计学院
班级:大类6班 学号:100511624 姓名:明章辉
指导教师:徐军利
许昌学院《操作系统》实验报告书学号:姓名:闫金科班级:成绩: 5006140057 14物联网工程 2016年02月实验一 Linux的安装与配置一、实验目的1.熟悉Linux系统的基本概念,比如Linux......
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