新版操作系统专业课程设计方案报告.doc

东莞理工学院操作系统课程设计报告学 院： 计算机学院 专 业 班 级： 13软件工程1班 学号姓名评价提交时间： /9/14 指引教师评阅意见：.项目名称： 进程与线程管理功能 一、设计目用语言来模仿进程和线程管理系统，加深对进程和线程理解，掌握对进程和线程各种状态和管理算法原理。二、环境条件系统： WindowsXP、VMWare、Ubuntu Linux语言：C/C+开发工具：gcc/g+、Visual C+ 6.0三、设计内容1. 项目背景计算机硬件资源有限，为了提高内存运用率和系统吞吐量，就要依照某种算法来管理进程和线程状态从而达到目。进程与线程管理功能完毕基于优先级抢占式线程调度功能，完毕进程虚拟内存管理功能。进程与线程管理功能基本规定：完毕基于优先级抢占式线程调度功能，完毕进程虚拟内存管理功能。提高规定：（增长1项就予以加分）(1) 实现各种线程调度算法；(2)通过“公共信箱”进行通信机制，规定每一封信大小为128字节，实现两个顾客进程之间通过这个“公共信箱”进行通信。(3) 实现多顾客进程并发虚拟内存管理功能。(4) 实现顾客进程间通信功能，并用生产者/消费者问题测试进程间通信功能对的性。(5) 实现改进型Clock页面置换算法。(6) 实现Cache功能，采用FIFO替代算法。2. 扩展内容实现各种线程调度算法:时间片轮转调度算法四、 人员分工优先级调度算法：钟德新，莫友芝时间片轮转调度算法：张德华，袁马龙设计报告由小组队员共同完毕。小构成员设计代码分工如下：钟德新编写代码：void Prinft()PCB *p;system(cls);/清屏p=run;/运营队列if(p!=NULL)p-next=NULL;cout当前正在运营进程：endl;cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl;while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext;coutendlendl;cout当前就绪队列：endl； cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl;p=ready;/就绪队列while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext;coutendlendl;cout当前已经完毕进程：endl;/终结队列cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl；p=finish;while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext; 这个函数是优先级调度算法程序界面函数，重要为程序运营时可以直观显示成果void insert(PCB *p)PCB *S1,*S2;if(ready=NULL)/判断队列与否为空p-next = NULL;ready = p;/插入就绪队列elseS1 = ready;S2 = S1;while(S1!=NULL)if(S1-pri = p-pri)/判断优先级大小S2 = S1;/置换位置S1 = S1-next；elsebreak;/跳出循环if(S2-pri = p-pri)S2-next = p;p-next = S1;elsep-next = ready;ready = p;这是程序优先级排序函数，也是优先级调度算法核心思想函数，对程序优先级通过指针进行排序，再将队首程序调入运营队列，通过置换办法，将运营队列队首即占用CPU程序调入就绪队列，如此循环直至所有程序终结为止。莫友芝编写代码：void priority()run = ready;ready = ready-next;run-state = 运营;while(run!=NULL) /*当运营队列不空时，有进程正在运营*/Dtime(3);/调用延时函数，延时3秒run-runtime=run-runtime+1;/运营时间+1run-needOftime=run-needOftime-1;/完毕需要时间-1run-pri=run-pri-1；/*/优先级-1每运营一次优先数减少1个单位*/if(run-needOftime=0) /*如所需时间为0将其插入完毕队列*/run-state = 完毕;run-next = finish;finish = run;run=NULL；/*运营队列头指针为空*/if(ready!=NULL) /*如就绪队列不空*/run = ready;run-state = 运营;ready = ready-next;else if(ready!=NULL)&(run-pri pri)/就绪队列不为空，就绪队列队首优先级不不大于运营队列队首run-state=就绪;insert(run);/运营中进程重新比较优先级大小run = ready;/对队列队首进程调入CPUrun-state = 运营；ready = ready-next；Prinft()；/*输出进程PCB信息*/ 这是程序运营时实时程序，通过循环办法在程序等待3秒后，调用德新设计优先级排序算法，进行排序。void CTProcessOfPri()/创立进程 PCB * Node； string c5=P1,P2,P3,P4,P5;/模仿设计5条进程srand(int)time(0);/设立随机种子for(int j = 0;j procname=cj;/为进程名赋值Node-needOftime=1+(int)(15.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);/为进程随机分派占用CPU时间.Node-runtime = 0;/为运营时间赋值Node-state =就绪;/设立初始状态为“就绪”状态Node-pri =1+(int)(20.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);/为进程随机分派优先数. insert(Node);/出入就行队列 随机创立5个模仿程序，为其赋上初值后，调用优先级排序函数，进行第一次排序张德华编写程序代码：void insert(PCB *p)/时间片插入函数 if(start-next=NULL) PCB *q=start； if(p-Arrive_timeArrive_time) start=p； p-next=q； q-next=NULL； end=q； else q-next=p； p-next=NULL； end=p； else PCB *q=start； PCB *s=start-next； while(s!=NULL) if(q-Arrive_time p-Arrive_time) p-next=q； start=p； return； else if(s-Arrive_time p-Arrive_time) q-next=p； p-next=s； return； else q=q-next； s=s-next； s-next=p； end=p； 这个是时间片插入函数，也是轮转调度模仿程序核心函数，一方面对到达时间进行排序，将队首调入CPU后，运营时间片时间后，调入就绪队列队尾，等待下一次资源.void firstin()/将就绪队列第一种进程放入运营队列run=start； run-State=W;/变化其状态start=start-next； 模仿占用CPU函数void show(PCB *p)/输出函数 cout进程名t到达时间t剩余时间t状态n;/ if(run!=NULL)/如果运营指针不为空,就输出当前正在运营进程PCBcoutnametArrive_timettNeed_timettStatenn； 这是一种程序初始值输出函数，验证输入各程序初始值与否是预期输入袁马龙编写代码：void create()/时间片算法创立进程函数 coutN；PCB *p； int Time_piece； start=NULL;/就绪队列头指针 finish=NULL;/完毕队列头指针 run=NULL;/运营队列指针coutTime_piece； for(int i=1;i=N;i+)/输入进程名字和所需时间,创立进程PCB p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB)；cout请输入第ip-name；coutp-Need_time；coutp-Arrive_time;Cpu_time=0；p-Count=0;/计数器p-State=W;/进程初始状态设为就绪W p-Time_piece=Time_piece;/时间片初始值if(start!=NULL) insert(p);/若就绪队列不为空,将其插入就绪队列else/创立就绪队列第一种PCB p-next=start；start=p;/头指针end=p;/尾指针 coutendlendlt使用时间片轮转算法输出成果:(W为就绪状态，F为终结状态)n； coutnext；run-State=W; 这是一种设立程序运营初始条件函数，如需要运营程序数目，程序名称，运营时间等，在调用德华设计排序函数进行排序，调入队列中void roundrobin()/时间片算法函数int m=0； while(run!=NULL) if(run-Arrive_timeCpu_time) Cpu_time=Cpu_time+1;/每运营一次cputime加一else if(m=0) cout进程nameNeed_time=run-Need_time-1;/每运营一次needtime减一if(run-Need_time!=0) show(run)； Cpu_time=Cpu_time+1;/每运营一次cputime加一run-Count=run-Count+1;/每运营一次计数器count加一if(run-Need_time=0)/若运营完后run-next=finish； finish=run;/将其插入完毕队列头部run-State=F;/将其状态改为完毕态F show(run)； cout进程name结束nn；run=NULL;/将运营队列清空if(start!=NULL) firstin();/若就绪对列不空，将第一种进程投入运营cout进程nameCount=run-Time_piece)/如果时间片到run-Count=0;/计数器置0 if(start!=NULL)/若就绪队列不空run-State=W； insert2(run);/将进程插入到就绪队列中档待轮转firstin();/将就绪队列第一种进程投入运营cout进程name开始nn； cout*n; 这是一种程序运营成果输出函数，输出程序成果内容，在什么时间段完毕，什么时间段到达，以及程序状态等信息五、 设计过程进程是进程实体运营过程是系统进行资源分派和调度一种独立单位。另有一种定义办法是“程序在解决器上执行”。为了模仿以便，本设计采用这种定义。简朴地说，进程涉及三种状态：运营状态、就绪状态、完毕状态优先级调度算法：按照进程优先级大小来调度，是高优先级进程得到优先解决调度方略，可使用非抢占或可抢占两种方略用C+模仿设计一种进程模仿类class PCB public： string procname;/进程名int pri;/进程优先数string state;/进程状态int runtime;/进程已运营CPU时间int needOftime;/还需要时间PCB *next;/指针； 来记录进程基本信息，如进程名称，优先级，进程状态，进程运营时间，进程所需时间再设计模仿进程所需要各种算法，运营调试成果时间片轮转调度算法：是一种最古老，最简朴，最公平且使用最广算法。每个进程被分派一时间段，称作它时间片，即该进程容许运营时间. 如果在时间片结束时进程还在运营，则CPU将被剥夺并分派给另一种进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。调度程序所要做就是维护一张就绪进程列表，当进程用完它时间片后，它被移到队列末尾.用C语言模仿设计一种类typedef struct node char name10；/进程名int Time_piece;/时间片int Need_time；/还需要时间int Count;/计数器char State;/进程状态struct node *next;/链指针int Arrive_time;/到达时间 PCB;用这个类依照算法基本思想来设计程序，模仿算法运营状况优先级抢占式调度算法：（过程图）时间片轮转调度算法:（过程图）六、运营成果优先级抢占式：时间片轮转调度算法:七、成果分析程序成果较好体现进程运营优先级解决，对于优先级高程序，采用抢占式，分派程序CPU使用，优先级较低进入就绪队列等待CPU资源而时间片轮转调度算法也较好实行预期状况，程序进入CPU运营时间片长度时间后，调入就绪队列队尾，完毕则进入完毕队列。队首调入CPU，占用资源，循环直到所有程序都进入就绪队列.八、设计总结1.设计基本实现了咱们小组想要功能和预测状况，虽然中间关于指针使用咱们做了许多调试，但是咱们还是做出来了。2.然后就是进程算法调用过程和知识，发现自己对知识遗忘限度有点大，边做边补，实验结束会后发现自己知识巩固了不少。对操作系统理解也更加进一步了。3.和队友合伙然后团队意识有一定提高附录：优先级抢占式调度算法：/优先级抢占式线程调度算法/#include stdlib.h #include #include #include using namespace std；int n；class PCB public： string procname;/进程名int pri;/进程优先数string state;/进程状态int runtime;/进程已运营CPU时间int needOftime;/还需要时间PCB *next;/指针； PCB *run = NULL；/运营队列头指针PCB *ready = NULL;/就绪队列头指针PCB *finish = NULL;/完毕队列头指针/延时函数，模仿CPU占用时间/void Dtime(int t)/此代码块参照网上资料time_t current_time;time_t start_time;time(&start_time)；dotime(& current_time);while(current_time-start_time)next=NULL;cout当前正在运营进程：endl;cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl;while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext;coutendlendl;cout当前就绪队列：endl； cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl;p=ready;/就绪队列while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext;coutendlendl;cout当前已经完毕进程：endl;/终结队列cout进程名称t优先数t还需要时间t已运营时间t状态:endl；p=finish;while(p!=NULL)coutprocnamettpritneedOftimettruntimettstatenext; /按优先级大小插入就绪队列void insert(PCB *p)PCB *S1,*S2;if(ready=NULL)/判断队列与否为空p-next = NULL;ready = p;/插入就绪队列elseS1 = ready;S2 = S1;while(S1!=NULL)if(S1-pri = p-pri)/判断优先级大小S2 = S1;/置换位置S1 = S1-next；elsebreak;/跳出循环if(S2-pri = p-pri)S2-next = p;p-next = S1;elsep-next = ready;ready = p;/实时运营函数/void priority()run = ready;ready = ready-next;run-state = 运营;while(run!=NULL) /*当运营队列不空时，有进程正在运营*/Dtime(3);/调用延时函数，延时3秒run-runtime=run-runtime+1;/运营时间+1run-needOftime=run-needOftime-1;/完毕需要时间-1run-pri=run-pri-1；/*/优先级-1每运营一次优先数减少1个单位*/if(run-needOftime=0) /*如所需时间为0将其插入完毕队列*/run-state = 完毕;run-next = finish;finish = run;run=NULL；/*运营队列头指针为空*/if(ready!=NULL) /*如就绪队列不空*/run = ready;run-state = 运营;ready = ready-next;else if(ready!=NULL)&(run-pri pri)/就绪队列不为空，就绪队列队首优先级不不大于运营队列队首run-state=就绪;insert(run);/运营中进程重新比较优先级大小run = ready;/对队列队首进程调入CPUrun-state = 运营；ready = ready-next；Prinft()；/*输出进程PCB信息*/ void CTProcessOfPri()/创立进程 PCB * Node； string c5=P1,P2,P3,P4,P5;/模仿设计5条进程srand(int)time(0);/设立随机种子for(int j = 0;j procname=cj;/为进程名赋值Node-needOftime=1+(int)(15.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);/为进程随机分派占用CPU时间.Node-runtime = 0;/为运营时间赋值Node-state =就绪;/设立初始状态为“就绪”状态Node-pri =1+(int)(20.0*rand()/(RAND_MAX+1.0);/为进程随机分派优先数. insert(Node);/出入就行队列 void main() cout*endl；cout* 优先数调度算法*endl；cout*endl；cout按任意键开始创立进程?endl；getchar();CTProcessOfPri();/新建进程Prinft();/调用界面输出函数coutendl； cout 按任意键开始运营进程模仿调度程序?next=NULL) PCB *q=start； if(p-Arrive_timeArrive_time) start=p； p-next=q； q-next=NULL； end=q； else q-next=p； p-next=NULL； end=p； else PCB *q=start； PCB *s=start-next； while(s!=NULL) if(q-Arrive_time p-Arrive_time) p-next=q； start=p； return； else if(s-Arrive_time p-Arrive_time) q-next=p； p-next=s； return； else q=q-next； s=s-next； s-next=p； end=p； void insert2(PCB *p) end-next=p;/将新PCB插入在当前就绪队列尾end=p；p-next=NULL; void show(PCB *p)/输出函数 cout进程名t到达时间t剩余时间t状态n;/ if(run!=NULL)/如果运营指针不为空,就输出当前正在运营进程PCBcoutnametArrive_timettNeed_timettStatenn； void create()/时间片算法创立进程函数 coutN；PCB *p； int Time_piece； start=NULL;/就绪队列头指针 finish=NULL;/完毕队列头指针 run=NULL;/运营队列指针coutTime_piece； for(int i=1;i=N;i+)/输入进程名字和所需时间,创立进程PCB p=(PCB *)malloc(sizeof(PCB)；cout请输入第i个进程名字: