武汉大学信息安全操作系统实验报告.docx

实验
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总评
成绩

武汉大学计算机学院
课程实验（设计）报告
专业（班):计算机学院信息安全X班
学号：
姓名：XX
课程名称：操作系统实验
2013年 5月 30日
实习一 处理器调度
一、实习内容
选择一个调度算法，实现处理器调度.
二、实习目的
本实习模拟在单处理器环境下的处理器调度,加深了解处理器调度的工作。
三、实习题目
设计一个按优先数调度算法实现处理器调度的程序.
四、实习内容
1．设计思想
（1）假定系统有5个进程，每个进程用一个PCB来代表.PCB的结构为：
·进程名——如P1～P5。
·指针——按优先数的大小把5个进程连成队列，用指针指出下一个进程PCB的首地址。
·要求运行时间--假设进程需要运行的单位时间数。
·优先数-—赋予进程的优先数，调度时总是选取优先数大的进程先执行.
·状态—-假设两种状态:就绪和结束,用R表示就绪,用E表示结束。初始状态都为就绪状态。
（2) 开始运行之前，为每个进程确定它的“优先数”和“要求运行时间”.通过键盘输入这些参数。
(3) 处理器总是选择队首进程运行.采用动态改变优先数的办法，进程每运行1次，优先数减1,要求运行时间减1.
(4) 进程运行一次后，若要求运行时间不等于0,则将它加入就绪队列，否则，将状态改为“结束"，退出就绪队列。
（5） 若就绪队列为空，结束，否则转到（3）重复.
要求能接受键盘输入的进程优先数及要求运行时间，能显示每次进程调度的情况,如哪个进程在运行，哪些进程就绪，就绪进程的排列情况。
2．上机代码
#include <stdio.h>
＃include 〈string。h〉
＃define num 5//5个进程
struct PCB//进程控制块
｛
char ID；//进程名
int runtime；//进程运行时间
int pri；//进程优先级
char state； //进程状态
｝；
struct PCB pcblist［num]；//进程控制块数组
int fnum=0；//已运行完成的进程
struct PCB temp;//在冒泡排序时用于替换的PCB
void chushihua(）//初始化程序
｛
int i;
for(i=0；i<num;i++）
｛
printf（”PCB[％d]：ID pri runtime \n”,i+1)；
scanf(”%s％d％d",&pcblist［i］.ID，＆pcblist［i］.pri，＆pcblist[i]。runtime);
pcblist［i].state='R’；//将所有进程的状态初始化为就绪状态
getchar();
}
}
void show（）//显示当前进程状况程序
{
int i；
printf（”\nID pri runtime state\n”）;
for（i=0；i〈num；i++）
{
printf（"％s％6d％9d ％s\n”,&pcblist［i]。ID,pcblist[i］.pri,pcblist[i］.runtime，＆pcblist[i］。state)；
｝
getchar（)；
}
void run（）//主体执行部分程序,含将优先级进行冒泡排序及运行最高优先级的进程
{
int i，j，k;
int t=0；//所有程序运行总时间
for（j=0；j〈num;j++）//计算所有进程总的运行时间
｛
if（pcblist［j］.runtime==0）
pcblist［j］。state=’F’;
t+=pcblist［j］。runtime；
}
for（j=0;k〈t；j++)
{
for（i=0；i<num—fnum;i++）//将状态为就绪的进程进行冒泡排序
for（j=0;j〈num-i—1-fnum；j++）
if（pcblist[j]。pri〉pcblist［j+1］。pri）
｛
temp=pcblist［j］；
pcblist[j]=pcblist[j+1]；
pcblist[j+1]=temp；
}
for（j=num—1；j〉=0；j--）//在排好序的进程中找到为就绪的最大优先级的进程
｛
if（pcblist［j］。state==’R'）
break；
}
if（pcblist［0]。state==’R'）//修改当前运行的进程的各项参数
｛
pcblist［j]。pri=pcblist［j］。pri-1;
pcblist［j]。runtime=pcblist［j］.runtime—1;
printf("%s"，＆pcblist［j］.ID);
if（pcblist[j］。runtime==0)
{
pcblist[j］。state='F’；
fnum++；
}
}
show（）；
｝
}
int main（）//主函数
｛
chushihua(）;
show（）；
run()；
return 0；
｝
五、上机实验所用平台及相关软件
上机平台： Windows 7 +DEV— C++
六、运行结果
Q1— Q5分别是12345，经运行的顺序为
Q2Q2Q2Q3Q3Q1Q1Q4Q1Q5Q5Q1Q1Q5Q5
测试结果正确无误
七、实验心得
运用优先级调度算法,最根本的问题在于挑选优先级最高的就绪状态的进程，故而本程序采用符号fnum对已完成的程序数目进行计数,并采用冒牌排序法挑选出优先级最高的就绪状态的进程将之运行并输出.经过本次试验,我更深的理解了操作系统按优先级的调度过程，我会继续努力深入学习.
实习二主存空间的分配和回收
一、实验内容
主存储器空间的分配和回收.
二、实习目的
通过本实习帮助理解在不同的存储管理方式下应怎样进行存储空间的分配和回收.
三、实习题目
可变分区管理方式下采用首次适应算法实现主存分配和回收
四、实习内容
1。设计思想
(1) 可变分区方式是按作业需要的主存空间大小来分割分区的。当要装入一个作业时，根据作业需要的主存容量查看是否有足够的空闲空间,若有,则按需分配,否则，作业无法装入.假定内存大小为128K,空闲区说明表格式为:
·起始地址-—指出空闲区的起始地址；
·长度——一个连续空闲区的长度；
·状态——有两种状态,一种是“未分配"状态；另一种是“空表目"状态，表示该表项目前没有使用。
(2) 采用首次适应算法分配回收内存空间。运行时，输入一系列分配请求和回收请求。要求能接受来自键盘的空间申请及释放请求,能显示分区分配及回收后的内存布局情况.
2．上机代码
＃include <stdio.h>
#include <stdlib.h〉
#include <string。h>
const int CANTUSE = 0；
const int CANUSE=1;
const int MSIZE = 128； //内存分区
struct MZone
｛
//空闲区起始地址
int begin_addr；
//一个连续空闲区的长度
int length；
//状态
int state；
//内存中任务名
char task_name[32］；
//指向下一个空闲分区
struct MZone ＊next;
｝；
//内存头指针
struct MZone ＊Mhead = NULL；
//showmemory函数，显示当前内存分配情况
void showmemory（)
｛
struct MZone *Mpoint = Mhead；
printf（"内存的使用情况\n”）;
printf（"beginaddr\tlength\tstate\ttask\n")；
while( NULL！=Mpoint）
｛
printf("%dk\t\t”，Mpoint—〉begin_addr）；
printf(”％dk\t”,Mpoint-〉length）;
if（Mpoint—〉state==CANTUSE）
printf（"CANTUSE\t"）；
else
printf（”free\t”）；
printf(”％s\n”，Mpoint—>task_name）;
Mpoint = Mpoint-〉next；
｝
system("pause”）；
｝
//Minsert函数，功能插入任务到空闲分区
int Minsert（struct MZone＊ Mnew）
{
struct MZone *Zinsert = Mhead；
while（ Zinsert—〉length<Mnew—〉length |｜ ！Zinsert—〉state)
{
if( NULL！=Zinsert—〉next ）
{
Zinsert = Zinsert—〉next；
｝
else
｛
Zinsert = Zinsert—〉next；
break；
｝
}
if（ NULL==Zinsert )
{
return 0；
｝
if( MSIZE == Zinsert—〉begin_addr+Mnew->length )
｛
Zinsert—>state = CANTUSE；
strcpy（Zinsert->task_name ， Mnew-〉task_name)；
Zinsert—>next = NULL;
return 1；
}
else
｛
strcpy（Zinsert—〉task_name ， Mnew—>task_name）;
Zinsert—〉length = Mnew->length;
struct MZone ＊Ztail = （struct MZone *）malloc（sizeof（struct MZone)）；
Ztail—〉next=Zinsert—〉next;
Zinsert->next = Ztail;
Zinsert—〉state = CANTUSE;
memset（ Ztail, 0, sizeof(char）*32 )；
Ztail-〉begin_addr = Zinsert-〉begin_addr + Mnew—〉length；
Ztail-〉state = 1；
if（Ztail—〉next==NULL）
Ztail-〉length =MSIZE-Ztail—>begin_addr；
else
Ztail—〉length =Ztail—>next-〉begin_addr-Ztail—>begin_addr;
return 1；
｝
}
//memoallocate函数，用于分配内存
void memoallocate(void）
{
struct MZone *Mnew = （struct MZone＊)malloc(sizeof（struct MZone))；
printf（”输入要分配内存大小（kb）:\n”）；
scanf（”％d”，＆Mnew—〉length）；
printf（"输入任务名：\n"）;
scanf（”％s"，＆Mnew—〉task_name）;
Minsert(Mnew）？printf（”分配内存成功\n")：printf("没有符合大小的空闲分区，内存分配失败.\n”）;
system(”pause”）；
free（Mnew）；
｝
//Mreturn函数，功能回收内存
int Mreturn（char taskname[］）
{
struct MZone ＊front = NULL；
struct MZone ＊position = Mhead;
struct MZone ＊tail = Mhead—>next;
while（ 0!=strcmp（position-〉task_name,taskname) ）
{
front = position；
if（ NULL!=position—〉next )
｛
position = position—〉next；
｝
else
｛
position = NULL;
break；
｝
tail = position-〉next；
｝
if（ NULL==position ）
｛
printf（”内存中没有此任务！”）；
｝
else
｛
if（ NULL！=tail＆＆NULL！=front ）
｛
if（ front—>state＆&tail—〉state ）
{
front—〉length = front-〉length + position—>length + tail->length；
front—>next = tail—〉next;
free(position）；
free(tail)；
｝
if（ front->state＆＆！tail->state ）
{
front-〉length = front->length + position—〉length;
front—>next = position-〉next；
free（position）；
}
if( ！front-〉state＆＆tail-〉state )
｛
position—〉length = position->length + tail—>length；
memset（ position—〉task_name, 0， sizeof(char)*32 );
position-〉next = tail->next；
position-〉state = 1；
free（tail）;
｝
if( !front—>state＆＆!tail-〉state )
{
memset（ position—>task_name, 0， sizeof（char）＊32 ）;
position—〉state = 1;
｝
｝
if( NULL！=tail＆＆NULL==front ）
｛
if（ ！tail—>state )
｛
memset( position->task_name， 0， sizeof(char)＊32 ）;
position—〉state = 1；
}
else
｛
memset（ position-〉task_name, 0, sizeof（char）*32 )；
position-〉length = position—>length + tail-〉length;
position—>next = NULL；
position->state=1;
free（tail);
}
｝
if( NULL==tail&＆NULL！=front ）
{
if（front->state）
｛
front-〉length = front->length + position—〉length;
front—>next = NULL;
free（position）；
｝
else
｛
memset( position—>task_name, 0， sizeof（char）*32 ）；
position->state = 1；
｝
｝
if( NULL==tail＆＆NULL==front ）
｛
memset( position—〉task_name, 0， sizeof（char)*32 )；
position—〉state = 1；
}
printf（"内存回收成功!\n”）;
｝
}
//memoreturn函数，用于回收内存
void memoreturn(）
｛
char tname［32］;
printf（”输入要收回的任务名\n”）；
scanf（”%s",&tname)；
Mreturn(tname）;
system（”pause");
}
int main（）
｛
int func_ = 0;
//初始化Mhead
Mhead = （struct MZone＊)malloc(sizeof（struct MZone））；
Mhead->begin_addr = 0；
Mhead-〉length = MSIZE;
Mhead-〉state = 1;
memset（Mhead-〉task_name， 0， sizeof（char）*32 )；
Mhead—〉next = NULL；
while( 1 )
{
printf（"＊＊＊*＊＊*＊＊**＊*＊**＊＊首次适应算法实现主存分配和回收系统(内存MSIZE)***＊＊＊******＊**”);
printf("|1:查看内存分配情况\n”）；
printf（"|2：申请分配内存\n”）;
printf("｜3:申请回收内存\n"）；
printf（”｜4：退出程序\n”）；
printf(”＊***＊**＊**＊**＊＊***＊*＊＊*****＊＊＊**＊＊*＊****＊＊*＊＊＊*＊＊*＊＊**＊＊＊＊＊＊＊＊＊**＊**＊＊＊＊＊＊*＊＊＊＊*”);
scanf（"%d”,＆func_）；
switch( func_ ）
｛
case 1 ：showmemory（）；break；
case 2 :memoallocate（);break;
case 3 ：memoreturn（)；break；
case 4 :return 1；
}
system（"cls"）；
｝
}
五、上机实验所用平台及相关软件
上机平台： Windows 7 + DEV— C++
六、 运行结果
依次建立进程1 2 3均分配10个内存单元，并进行重命名和
超范围测试,并成功。位视图显示正确。删除2号后,位视图修改正确。试验成功。
1。 分配内存
2．查看内存分配情况:
3．回收内存：
4．回收内存后查看内存状况：
七．心得体会
此代码主要分为三个板块,查看，分配和回收，主要问题在于回收时要考虑是否有两个或三个空闲的块,若有，则将其合并。本程序主要应用指针完成各块的链接，经过本次试验,我进一步加深了对使用指针方式表示和实现主存分配回收的理解,同时也得到了将系统理论实践的机会,让我不断进步。
实习三 磁盘存储空间的分配和回收
一、实习内容
模拟磁盘空闲空间的表示方法,以及模拟实现磁盘空间的分配和回收。
二、实习目的
磁盘初始化时把磁盘存储空间分成许多块（扇区）,这些空间可以被多个用户共享。用户作业在执行期间常常要在磁盘上建立文件或把已经建立在磁盘上的文件删去,这就涉及到磁盘存储空间的分配和回收。一个文件存放到磁盘上，可以组织成顺序文件（连续文件）、链接文件（串联文件）、索引文件等，因此，磁盘存储空间的分配有两种方式，一种是分配连续的存储空间，另一种是可以分配不连续的存储空间。怎样有效地管理磁盘存储空间是操作系统应解决的一个重要问题，通过本实习使学生掌握磁盘存储空间的分配和回收算法。
三、实习题目
用位示图管理磁盘存储空间
四、实习内容
1. 设计思想
（1） 为了提高磁盘存储空间的利用率,可在磁盘上组织成链接文件、索引文件，这类文件可以把逻辑记录存放在不连续的存储空间.为了表示哪些磁盘空间已被占用，哪些磁盘空间是空闲的，可用位示图来指出。位示图由若干字节构成，每一位与磁盘上的一块对应，“1"状态表示相应块已占用，“0"状态表示该块为空闲.位示图的形式与实习二中的位示图一样,但要注意，对于主存储空间和磁盘存储空间应该用不同的位示图来管理，绝不可混用.
（2） 申请一块磁盘空间时,由分配程序查位示图，找出一个为“0”的位，计算出这一位对应块的磁盘物理地址，且把该位置成占用状态“1".假设现在有一个盘组共8个柱面，每个柱面有2个磁道（盘面）,每个磁道分成4个物理记录。那么，当在位示图中找到某一字节的某一位为“0”时，这个空闲块对应的磁盘物理地址为:
柱面号=字节号
磁道号= 位数 / 4
物理记录号= 位数 % 4
（3) 归还一块磁盘空间时，由回收程序根据归还的磁盘物理地址计算出归还块在位示图中的对应位，把该位置成“0”。按照（2）中假设的盘组，归还块在位示图中的位置计算如下：
字节号=柱面号
位数=磁道号´4+物理记录号
(4） 设计申请磁盘空间和归还磁盘空间的程序。
要求能接受来自键盘的空间申请及释放请求，要求能显示或打印程序运行前和运行后的位示图；分配时把分配到的磁盘空间的物理地址显示或打印出来，归还时把归还块对应于位示图的字节号和位数显示或打印出来。
2。 上机代码
＃include〈stdio.h〉
＃include <stdlib。h〉
#include 〈string。h〉
struct weishitu //一张位示图表
｛
int bit［64] ；
char name［64];
｝weishitu；
struct weishitu *head = NULL; //指向位示图的指针
void showweishitu（） //显示位示图
｛
printf（"位示图如下（0表示块可用）：\n”)；
for(int i = 0； i〈64；i++）
{
if( 0==i％8）
｛
printf（”\n”)；
｝
printf(”%2d：％d\t”,i+1，head—〉bit[i］）;
}
｝
void fenpei() //分配位示图
｛
int n;
int i；
int busy=0； //位示图有多少个1
char name；
printf（”请输入你所需的物理块数:\n”）;
scanf（”%d"，＆n）；
printf（”请输入这些文件的名字：\n”);
scanf（"％s”,＆name）；
for（ i=0；i<64；i++）
｛
busy =busy + head-〉bit［i]； //计算位示图有多少个1
｝
if（ 64—busy〈n ） //判断空闲区是否满足需要
｛
printf（”内存不足，分配失败!"）；
}
else
｛
for（i=0 ； i〈64; i++）
｛
if( n!=0)
if（ 0==head-〉bit[i])
｛
printf（”已分配：第％d个柱面，第％d个磁道，第％d个物理记录\n”,i/8+1，i％8/4+1，(i％8)%4+1);
head—〉bit[i］ = 1;
head—〉name［i]=name;
n-—；
｝
}
printf（”分配成功!\n"）;
｝
}
void huishou() //回收文件
｛
char hname；
int i;
int flag=0;//标志回收是否成功
printf("请输入你要回收的文件名\n”);
scanf（”%s”，＆hname）；
for（ i=0;i<64；i++）
｛
if（head—>name［i]==hname )
{
head-〉bit［i] = 0；
printf（"回收第%d字节的第％d位的物理块\n",i/8+1,i％8+1）；
flag++;
｝
｝
if(flag==0）
printf（"回收失败，你输入的文件不存在\n”)；
｝
int main （) //主函数
｛
int i；
head=（struct weishitu＊)malloc(sizeof（struct weishitu)）； //初始化
for（ i=0；i<64；i++)
{
head—〉bit[i］=0;
head->name[i］=0；
｝
char choose = 0；
while（ 1 ）
｛
printf（"a:查看磁盘位示图\n”）;
printf（”b：申请分配磁盘空间\n”）；
printf("c：申请回收磁盘空间\n”）；
printf（”d：退出程序\n”）；
scanf（”％s"，＆choose）；
switch( choose )
{
case ’a’ :showweishitu(）；break；
case ’b' :fenpei（）；break;
case 'c’ :huishou（）；break；
case ’d’ ：return 0；
}
system(”pause"）；
system（”cls"）;
}
｝
五、上机实验所用平台及相关软件
上机平台: Windows 7 + DEV— C++
六、运行结果
1.查看位示图：
2。申请分配磁盘空间
3。申请回收磁盘空间
4。回收后的位示图
七、 心得体会
本程序采用位示图分配磁盘空间,主要考虑位示图与物理块的对应关系，比较简单。通过本次实验，我进一步加深了对连续磁盘空间的分配回收过程的理解，同时也得到了将系统理论实践的机会，以后还将更加深入的理解这部分的问题,不断加强能力。当我被上帝造出来时，上帝问我想在人间当一个怎样的人，我不假思索的说，我要做一个伟大的世人皆知的人.于是，我降临在了人间。
我出生在一个官僚知识分子之家,父亲在朝中做官，精读诗书，母亲知书答礼,温柔体贴,父母给我去了一个好听的名字：李清照。
小时侯，受父母影响的我饱读诗书,聪明伶俐,在朝中享有“神童”的称号。小时候的我天真活泼,才思敏捷,小河畔，花丛边撒满了我的诗我的笑，无可置疑，小时侯的我快乐无虑。
“兴尽晚回舟，误入藕花深处.争渡，争渡，惊起一滩鸥鹭。"青春的我如同一只小鸟,自由自在，没有约束，少女纯净的心灵常在朝阳小,流水也被自然洗礼，纤细的手指拈一束花,轻抛入水，随波荡漾，发髻上沾着晶莹的露水，双脚任水流轻抚。身影轻飘而过，留下一阵清风.
可是晚年的我却生活在一片黑暗之中,家庭的衰败，社会的改变,消磨着我那柔弱的心。我几乎对生活绝望，每天在痛苦中消磨时光，一切都好象是灰暗的。“寻寻觅觅冷冷清清凄凄惨惨戚戚”这千古叠词句就是我当时心情的写照。
最后,香消玉殒，我在痛苦和哀怨中凄凉的死去。
在天堂里，我又见到了上帝.上帝问我过的怎么样，我摇摇头又点点头，我的一生有欢乐也有坎坷，有笑声也有泪水，有鼎盛也有衰落。我始终无法客观的评价我的一生.我原以为做一个着名的人，一生应该是被欢乐荣誉所包围，可我发现我错了。于是在下一轮回中，我选择做一个平凡的人。
我来到人间，我是一个平凡的人，我既不着名也不出众，但我拥有一切的幸福：我有温馨的家，我有可亲可爱的同学和老师，我每天平凡而快乐的活着，这就够了。
天儿蓝蓝风儿轻轻，暖和的春风带着春的气息吹进明亮的教室,我坐在教室的窗前,望着我拥有的一切，我甜甜的笑了。我拿起手中的笔，不禁想起曾经作诗的李清照,我虽然没有横溢的才华，但我还是拿起手中的笔，用最朴实的语言,写下了一时的感受：
人生并不总是完美的,每个人都会有不如意的地方.这就需要我们静下心来阅读自己的人生，体会其中无尽的快乐和与众不同。
“富不读书富不久，穷不读书终究穷。”为什么从古到今都那么看重有学识之人?那是因为有学识之人可以为社会做出更大的贡献。那时因为读书能给人带来快乐。
自从看了《丑小鸭》这篇童话之后，我变了，变得开朗起来，变得乐意同别人交往，变得自信了……因为我知道：即使现在我是只“丑小鸭"，但只要有自信，总有一天我会变成“白天鹅”的，而且会是一只世界上最美丽的“白天鹅”……
我读完了这篇美丽的童话故事，深深被丑小鸭的自信和乐观所折服,并把故事讲给了外婆听，外婆也对童话带给我们的深刻道理而惊讶不已。还吵着闹着多看几本名着。于是我给外婆又买了几本名着故事，她起先自己读,读到不认识的字我就告诉她，如果这一面生字较多，我就读给她听整个一面。渐渐的，自己的语文阅读能力也提高了不少，与此同时我也发现一个人读书的乐趣远不及两个人读的乐趣大，而两个人读书的乐趣远不及全家一起读的乐趣大.于是，我便发展“业务”带动全家一起读书……现在,每每遇到好书大家也不分男女老少都一拥而上,争先恐后“抢书”,当我说起我最小应该让我的时候,却没有人搭理我。最后还把书给撕坏了,我生气地哭了,妈妈一边安慰我一边对外婆说：“孩子小，应该让着点.”外婆却不服气的说：“我这一把年纪的了，怎么没人让我呀？”大家人你一言我一语,谁也不肯相让……读书让我明白了善恶美丑、悲欢离合，读一本好书，犹如同智者谈心、谈理想，教你辨别善恶,教你弘扬正义.读一本好书,如品一杯香茶,余香缭绕。读一本好书，能使人心灵得到净化.书是我的老师，把知识传递给了我;书是我的伙伴，跟我诉说心里话;书是一把钥匙,给我敞开了知识的大门；书更是一艘不会沉的船，引领我航行在人生的长河中。其实读书的真真乐趣也就在于此处，不是一个人闷头苦读书；也不是读到好处不与他人分享，独自品位;更不是一个人如痴如醉地沉浸在书的海洋中不能自拔。而是懂得与朋友，家人一起分享其中的乐趣。这才是读书真正之乐趣呢！这所有的一切，不正是我从书中受到的教益吗？
我阅读，故我美丽;我思考，故我存在。我从内心深处真切地感到：我从读书中受到了教益.当看见有些同学宁可买玩具亦不肯买书时，我便想到培根所说的话：“世界上最庸俗的人是不读书的人,最吝啬的人是不买书的人,最可怜的人是与书无缘的人.”许许多多的作家、伟人都十分喜欢看书，例如毛泽东主席,他半边床上都是书，一读起书来便进入忘我的境界。
书是我生活中的好朋友，是我人生道路上的航标，读书，读好书，是我无怨无悔的追求。