操作系统原理实验指导（学生试用讲义）信息科学与技术学院2010年9月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：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。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。仔细观察程序运行情况，做好记录，作好分析。按要求认真书写实验报告。遵守机房实验用机规定和纪律，服从管理。实验1模拟进程管理实验目的加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。深入了解系统如何组织进程、创建进程。进一步认识如何实现处理器调度。实验预备知识进程的概念。进程的组织方式。进程的创建。进程的调度。实验内容编写程序完成单处理机系统中的进程调度，要求采用先来先服务算法、最短CPU运行期优先调度算法、优先级调度算法、多级反馈队列轮转算法。实验具体包括：首先确定进程控制块的内容和进程控制块的组织方式；然后完成进程创建原语和进程调度原语；最后编写主函数对所做工作进行测试。四、提示与讲解这个实验主要需要考虑三个问题：如何组织进程、如何创建进程和如何实现处理器调度。考虑如何组织进程，首先就要设定进程控制块的内容。进程控制块PCB记录各个进程执行时的情况。不同的操作系统，进程控制块记录的信息内容不一样。操作系统功能越强，软件也越庞大，进程控制块记录的内容也就越多。这里的实验只是用了必不可少的信息。一般操作系统中，无论进程控制块中信息量多少，信息都可以大致分为以下四类：标识信息每个进程都要有一个唯一的标识符，用来标识进程的存在和区别于其他进程。这个标识符是必不可少的，可以用符号或编号实现，它必须是操作系统分配的。在后面给出的参考程序中，采用编号方式，也就是为每个进程依次分配一个不相同的正整数。说明信息用于记录进程的基本情况，例如进程的状态、等待原因、进程程序存放的位置、进程数据存放位置等等。实验中，因为进程没有数据和程序，仅使用进程控制块模拟进程，所以这部分内容仅包括进程状态。现场信息现场信息记录各个寄存器的内容。当进程由于某种原因让出处理器时，需要将现场信息记录在进程控制块中，当进行进程调度时，从选中进程的进程控制块中读取现场信息进行现场恢复。现场信息就是处理器的相关寄存器内容，包括通用寄存器、程序计数器和程序状态字等。在实验中，可选取几个寄存器作为代表。用大写的全局变量AX、BX、CX、DX模拟通用寄存器、大写的全局变量PC模拟程序计数器、大写的全局变量PSW模拟程序状态字。管理信息管理信息记录进程管理和调度的信息。例如进程优先数、进程队列指针等。实验中，仅包括队列指针。因此，可将进程控制块结构定义如下：structpcb{intname;//进程标识符intstatus;//进程状态intAX,BX,CX,DX;//进程现场信息，通用寄存器内容intPC;//进程现场信息，程序计数器内容intPSW;//进程现场信息，程序状态字内容intnext;//下一个进程控制块的位置}确定进程控制块内容后，要考虑的就是如何将进程控制块组织在一起。多道程序设计系统中，往往同时创建多个进程。在单处理器的情况下，每次只能有一个进程处于运行态、其他的进程处于就绪状态或等待状态。为了便于管理，通常把处于相同状态的进程的进程控制块链接在一起。单处理器系统中，正在运行的进程只有一个。因此，单处理器系统中进程控制块分成一个正在运行进程的进程控制块、就绪进程的进程控制块组织成的就绪队列和等待进程的进程控制块组成的等待队列。由于实验模拟的是进程调度，没有对等待队列的操作，所以实验中只有