计算机操作系统专业课程设计题目与任务分配.doc

上海海事大学计算机08操作系统课程设计
一、课程设计基础要求
课程设计是在有限时间内实现模拟操作系统部分功效，为使课程设计能够有效实施，并取得一定效果，把设计关键放在操作系统关键内容模拟上。基础要求以下：
1. 具体描述整个系统设计总体框架和设计思想，并给出系统关键模块和模块间关系。
2. 具体描述整个系统所使用全局数据结构，包含结构名称、作用和各个字段含义。
3. 给出全部模块具体设计说明，并画出步骤图。
4. 源代码格式规范，并给出注释，以标明函数和数据结构功效。
5. 系统完成后，提交完整程序代码、课程设计汇报及相关文档，并合适说明设计中碰到问题及心得体会。
6. 课程设计使用开发工具不限，但程序必需是WINDOWS图形界面。

二、课程设计题目
1、进程调度模拟程序
设计要求：编写一个进程调度程序，模拟实现进程创建、运行、阻塞、完成等进程控制，允很多个进程并行进程调度程序。
a. 系统能够真实模拟多任务操作系统中进程生命周期中相关活动，关键功效包含进程管理和进程调度。
b. 进程状态： 每个进程状态能够是就绪 W（Wait）、运行R（Run）、阻塞B（Blocked）或完成F（Finish）四种状态之一。
c. 每个进程相关数据结构有：进程控制块（PCB）和进程生命周期数据。
w 进程控制块（PCB）：最少应该包含以下信息：进程名、优先级、创建时间、需要运行时间、已使用CPU时间、进程状态、进程生命周期数据、队列链表等等。
w 进程生命周期数据：即CPU-I/O时间序列，它是进程调度、进入不一样队列依据。
如序列：10秒（CPU），500秒（I/O），20秒（CPU），100秒（I/O），30秒（CPU），90秒（I/O），110秒（CPU），60秒（I/O）……等，要求序列有一定长度，在进程创建时随机生成，作为进程PCB结构一个数据项。
d. 系统管理数据结构
w 系统PCB结构数组；
w 系统就绪队列、完成队列和阻塞队列；
w 系统参数：时钟（能够调整速度，以利于观看系统运行）、时间片大小；
e. 系统运行时显示信息
　　时钟以时间片为单位计数，系统每次有进程发生状态改变时全部给出改变进程显著提醒信息，系统在运行完每个时间片后全部要显示全部队列和相关进程状态（基础是FCB值，格式以下仅供参考），方便掌握系统运行情况。

系统进程状态
时钟56
队列
进程名
优先级
创建时间
已运行时间
进程状态
。。。。。。
实施进程
P3
23
4
23
Running

就绪进程

P4
4
125
88
Wait

P9
6
23
58
Wait

阻塞进程

P8
8
65
90
Blocked

P234
1
554
67
Blocked

完成进程

P1
5
7
4
Finish

P24
8
88
8
Finish

时间片长度
2
时钟速度
1
重建进程
暂停
继续
提醒信息
CPU利用率
58%
I/O利用率
78%

每个时间片后，系统动作大致次序以下 :
w依据进程调度算法决定需要更改善程PCB数据，并调整相关队列，给出提醒信息（最好单独出现信息窗口）；
w更新显示窗口信息；
f. 进程调度算法：
①采取最高优先数优先调度算法（即把处理机分配给优先数最高进程）和先来先服务算法。进程优先数由随机数产生。
②采取时间片轮转调度算法和先来先服务算法。
③采取动态优先级调度算法（优先级计算自己决定，但一个进程优先级要随时间改变，即UNIX策略）和先来先服务算法。

2、存放管理模拟程序
设计要求：设计请求页式存放管理方案，并编写模拟程序实现之。页面淘汰算法采取：
① FIFO和LRU页面淘汰算法 ② FIFO和OPT页面淘汰算法。
方案提醒：
¨ 系统参数：页面尺寸（比如以 1K或2K为1页）、每个进程内存页表最大长度；
¨ 选择生成序列功效后，随机产生一个进程随机大小，构建页表并对页表进行初始化，随即随机生成访问指令地址流（是一系列需要访问指令地址）并显示在界面上，并将转换后页面访问序列也显示在界面上。不失通常性，能够合适地（人工指定或随机数产生器）生成这个序列，使得 50％指令是次序实施，50％指令均匀地散布在前后地址部分。
¨ 按不一样算法功效按钮则实施不一样算法。每访问一个地址时，首先要依据该地址所在页页号，然后查页表，判定该页是否在主存——假如该页已在主存，则打印页表情况；假如该页不在主存且页表未满，则调入一页并打印页表情况；假如该页不足主存且页表已满，则按页面淘汰算法淘汰一页后调入所需页，打印页表情况； 逐一地址访问直到全部地址访问完成，并即时统计显示缺页率和页面置换情况。实施过程中有速度控制访问每页时间间隔。
¨ 显示结果给出算法实施最终效果，请使用教科书中表格形式展现。
¨ 注意：访问指令地址流不能太少，为能够观察地址访问情况，最好设置显示速度调整参数，并在关键地方给出提醒信息。
¨ 参考界面
存放管理模拟程序
访问指令
地址流

访问页面
序列

目前访问页面情况

目前
缺页率
58%
实施FIFO
实施LRU
速度
3
生成序列
显示结果
页面尺寸
2

3、磁盘调度算法模拟程序
设计要求：在充足了解磁盘调度算法原理基础上，独立设计磁盘调度算法，并编写模拟程序实现之。磁盘调度算法采取：
① FCFS和SSTF算法 ② SCAN和CSCAN汰算法。
方案提醒：
¨ 运行时，选择生成序列则随机产生磁盘寻道请求序列和目前道号，并显示在界面上。
¨ 实施速度用于控制实施过程中两个访问之间时间间隔。
¨ 按不一样算法功效按钮则实施不一样算法。每访问一个磁道时，首先在显示被选择磁道号，然后把该磁道添加到磁道访问次序中，并在实施结果中增加一步目前结果。且计算现在为止平均寻道长度并显示。
¨ 参考界面

磁盘调度算法模拟程序
磁道请求序列
(53) 98，183，37，122，14，124，65，67
磁道访问次序
53 37 14 65 67 98 122 124 183

平均寻道长度
58
实施SCAN
实施CSCAN
生成序列
实施速度
5
序列长度
20

4、同时问题实现
设计要求：设计一个Windows程序，并创建两类不一样作用线程（生产者线程和消费者线程，读者线程和写者线程），她们共享缓冲池，并使用线程同时对象来协调线程之间同时关系。 要求实现同时和非同时两种运行方法，并给出实施结果分析描述。生产者线程和消费者线程和读者线程和写者线程全部经过参数设置她们生产、消费或读写速度。实现两个同时问题以下：
① 生产者——消费者问题（最简单为单生产者、单消费者和单缓冲区，较简单为单生产者、单消费者和多缓冲区，最终为多生产者、多消费者和多缓冲区，依据自己情况选择实现）
② 读者——写者问题（同生产者——消费者问题要求）
界面参考样式以下：
生产者—消费者问题
生产数据
消费数据
缓冲池数据
34
125
12
34
aaaaa
34
125
aaaaa
aaaaa
生产速度
15
消费速度
25
同时/非同时

5、模拟文件系统设计及实现（两人一组）
设计要求：编写一程序，模拟一个简单文件管理系统。
a. 文件系统经过磁盘上建立一个文件来模拟一个磁盘分区上多种文件操作，经过系统初始化文件分区取得磁盘分区信息。
b. 提供基础文件系统调用和文件系统基础操作。
c. 文件系统采取树型目录结构。
d. 文件系统提供系统调用（带*号为必做项）
①*建立文件: int creat(path,mode);
②*读文件: string read(int fp, int length);
③*写文件: int write(int fp, string string, int [length]);
④*打开文件 int open(filename, mode);
⑤*关闭文件 int close(int fp);
e. 文件系统提供操作（带*号为必做项）
①*删除文件: del filename
②文件拷贝: copy source, dest;
③*显示文件/目录: dir filename
④*创建目录：md pathname
⑤*删除目录：rd dirname
⑥*改变目录：cd dirname
⑦*磁盘格式化： format DestDisk
⑧新建文件：edit filename
f. 用提供文件系统系统调用实现类似记事本(edit)简单程序

w磁盘空间布局有以下多个：
①类FAT结构,文件物理结构同Windows系统文件
引导块
根目录
FAT32
数据区
②类FAT结构,文件物理结构为两级索引文件
引导块
根目录
位示图
数据区

w FCB结构必需包含以下多个基础项，对不一样物理文件还需要其它数据项目，请自己添加。

文件名
扩展名
属性
总块数
文件大小（B）
建立时间
┅┅
12
3
1
2
4
2
┅┅

三、课程设计汇报应含有内容及其参考评分标准
u 任务基础原理描述、设计思想和系统结构说明（10分）；
u 数据结构说明（15分）；
u 各模块算法步骤图（15分）；
u 程序清单：注意加注释（包含关键字、方法、变量等），在每个模块前加注释；（共40分，其中书面源程序20分，试验检验结果、程序运行情况占20分）
u 平时检验（20分），第10周检验程序具体设计情况并提交设计计划书（开发工具、设计框架和描述，书面文档）
u 最终提交资料：①课程设计汇报 ②课程设计汇报电子版、程序源代码和可实施程序及程序使用说明。
u 严禁剽窃、复制设计内容，查出后相关设计成绩以不及格处理。

上海海事大学计算机08OS课程设计任务分配
分组情况自己认为不适宜能够和我商议做合适调整
1、进程调度模拟程序
①采取最高优先数优先调度算法（即把处理机分配给优先数最高进程）和先来先服务算法。进程优先数由随机数产生。 学号尾数为1同学。
②采取时间片轮转调度算法和先来先服务算法。学号尾数为2同学。
③采取动态优先级调度算法（优先级计算自己决定，但一个进程优先级要随时间改变，即UNIX策略）和先来先服务算法。学号尾数为3同学。

2、存放管理模拟程序
① FIFO和LRU页面淘汰算法。学号尾数为4同学。
② FIFO和OPT页面淘汰算法。学号尾数为5同学。

3、磁盘调度算法模拟程序
① FCFS和SSTF算法 学号尾数为6同学。
② SCAN和CSCAN汰算法。学号尾数为7同学

4、同时问题实现
① 生产者——消费者问题。学号尾数为8和9同学。
② 读者——写者问题。 学号尾数为0同学。

5、模拟文件系统设计及实现（两人一组）
① 类FAT结构,文件物理结构同Windows系统文件
② 类FAT结构,文件物理结构为两级索引文件

6、平时检验
第10周：汇报描述设计计划并提交设计计划书（开发工具、设计框架和计划描述，书面文档）
班级邮箱: 密码： czxtkcsj