《计算机操作系统》实验指导书-2015

《计算机操作系统》实验指导书

实验类别： 课内实验 实验课程名称： 计算机操作系统实验室名称：计算机科学与技术专业实验室 实验课程编号： N02140113 总 学 时： 8 学 分： 4.5 适用专业： 软件工程 先修课程： 计算机导论及操作、计算机硬件

实验一 进程同步控制

1、开发语言及实现平台或实验环境 C++/JAVA

Turbo C / Microsoft Visual Studio 6.0 / Microsoft Visual Studio .NET 2010 2、实验目的

（1）加强对进程概念的理解,尤其是对进程的同步与互斥机制的理解。 （2）分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥与同步的方法。 3、实验要求

（1）理解利用进程控制机制；

（2）理解利用信号量进行进程同步控制原理；

（3）使用某种编程语言进行模拟实现生产者-消费者进程。 4、实验原理

（注意：这个仅是个例子，仅供参考）

生产者-消费者问题描述的是：有一群生产者进程在生产产品，并将这些产品提供给消费者进程去消费。为使生产者进程与消费者进程能够并发执行，在两者之间设置了一个具有n个缓冲区的缓冲池，生产者进程将它所生产的产品放入一个缓冲区中；消费者进程可以从一个缓冲区中取走产品去消费。尽管所有的生产者和消费者进程都是以异步方式运行的，但它们之间必须保持同步，即不允许消费者进程到一个空缓冲区去取产品；也不允许生产者进程向一个已经装满产品的缓冲区中投放产品。

这是一个同步与互斥共存的问题。

生产者—消费者问题是一个同步问题。即生产者和消费者之间满足如下条件： (1) 消费者想接收数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是满的。 (2) 生产者想发送数据时，有界缓冲区中至少有一个单元是空的。 故设置两个信号量：

(1) empty：说明空缓冲区的数目，初值为有界缓冲区的大小N。 (2) full：说明已用缓冲区的数目，初值为０。

由于有界缓冲区是临界资源，因此，各生产者进程和各消费者进程之间必须互斥执行。故设置一个互斥信号量mutex，其初值为１。 5、实验步骤

参考实验代码如下：

class Q {

String name; int num=0;

int size=10;

}

class Producer implements Runnable {

Q q;

Producer(Q q) {

this.q = q;

this.q.name=\ }

public void run() {

while(true) {

synchronized(q)

{

if(q.num

q.num++;

System.out.println(\已生产第：\个产品!\

try {

Thread.currentThread().sleep(100); } catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace(); }

q.notify(); }

else {

try {

System.out.println(\ q.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

} } } } }

class Consumer implements Runnable {

Q q;

Consumer(Q q) {

this.q = q;

this.q.name=\ }

public void run() {

while(true) {

synchronized(q) {

if(q.num>0) {

System.out.println(\要消费第：\个产品!\ q.num--; try {

Thread.currentThread().sleep(100); } catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace(); }

q.notifyAll(); }

else {

try {

System.out.println(\ q.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

} } } }

}

public class project {

public static void main(String[] args) {

Q q = new Q();

new Thread(new Producer(q)).start(); new Thread(new Consumer(q)).start(); }

}

实验二 进程调度实验

1、开发语言及实现平台或实验环境 C++/JAVA

Turbo C / Microsoft Visual Studio 6.0 / Microsoft Visual Studio .NET 2010

2、实验目的

（1）加深对进程的概念及进程调度算法的理解；

（2）在了解和掌握进程调度算法的基础上，编制进程调度算法通用程序，将调试结果显示在计算机屏幕上，并检测机算和笔算的一致性。

3、实验要求

（1）了解进程调度；

（2）理解利用进程调度算法进行调度的原理； （3）使用某种编程语言进行算法模拟。 4、实验原理

（注意：这个仅是个例子，可以参考本例，选择其他算法进行实验） 一、例题：设计一个有N个进程的进程调度算法。

进程调度算法：采用最高优先数的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）。 每个进程有一个进程控制块（PCB）表示。进程控制块可以包含如下信息：进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为的指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为进程的输入的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。

每个进程的状态可以是就绪W（Wait）、运行R（Run）、或完成F（Finish）三种状态之一。就绪进程获得CPU后都只能运行一个时间片。用已占用CPU时间加1表示。

如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤销该进程，如果运行一个时间片后，进程的已占用CPU时间还未达到所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应该将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。

每进行一次调度程序都打印一次运行进程、就绪队列、以及各个进程的PCB，以便进行检查。

重复以上过程，直到所要的进程都完成为止。 分析:

使用固定队列与静动态优先级结合每个优先级为0~0xFF,并且以小的数字为高优先级，大的数字为低优先级，每次皆使用循环得到最高优先级的进程并执行，然后将其动态优先级设置为最低，并将其他进程动态优先级提高，以使得每个进程都有机会运行。进程的优先级与运行时间由随机数产生。

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