操作系统第8章 操作系统实验
操作系统实验实验报告
操作系统实验实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的核心软件，它管理着计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供了一个方便、高效、稳定的工作环境。
本次操作系统实验的目的在于通过实际操作和实践，深入理解操作系统的基本原理和核心概念，掌握操作系统的基本功能和操作方法，提高对操作系统的认识和应用能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10 专业版，开发工具为Visual Studio 2019，编程语言为 C 和 C+＋。
实验硬件环境为一台配备Intel Core i7 处理器、16GB 内存、512GB SSD 硬盘的个人计算机。
三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新的进程，并在完成任务后终止进程。
在实验中，我们使用了 Windows API 函数 CreateProcess 和 TerminateProcess 来完成进程的创建和终止操作。
通过观察进程的创建和终止过程，深入理解了进程的生命周期和状态转换。
2、进程同步与互斥为了实现进程之间的同步与互斥，我们使用了信号量、互斥量等同步对象。
通过编写多线程程序，模拟了多个进程对共享资源的访问，实现了对共享资源的互斥访问和同步操作。
在实验中，我们深刻体会到了进程同步与互斥的重要性，以及不正确的同步操作可能导致的死锁等问题。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 和 VirtualFree 进行内存的分配和释放操作。
通过实验，了解了内存分配的不同方式（如堆分配、栈分配等）以及内存释放的时机和方法，掌握了内存管理的基本原理和操作技巧。
2、内存分页与分段通过编程模拟内存的分页和分段管理机制，了解了内存分页和分段的基本原理和实现方法。
在实验中，我们实现了简单的内存分页和分段算法，对内存的地址转换和页面置换等过程有了更深入的理解。
（三）文件系统实验1、文件操作使用 Windows API 函数 CreateFile、ReadFile、WriteFile 等进行文件的创建、读取和写入操作。
《操作系统》实验报告
《操作系统》实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的组成部分之一，本次实验的主要目的是深入理解操作系统的基本原理和功能，通过实际操作和观察，熟悉操作系统的核心概念，包括进程管理、内存管理、文件系统和设备管理等，提高对操作系统的实际应用能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验在以下环境中进行：操作系统：Windows 10开发工具：Visual Studio 2019编程语言：C+＋三、实验内容1、进程管理实验进程是操作系统中最基本的执行单元。
在这个实验中，我们使用C+＋编写程序来创建和管理进程。
通过观察进程的创建、执行和结束过程，理解进程的状态转换和资源分配。
首先，我们编写了一个简单的程序，创建了多个子进程，并通过进程标识符（PID）来跟踪它们的运行状态。
然后，使用等待函数来等待子进程的结束，并获取其返回值。
在实验过程中，我们发现进程的创建和销毁需要消耗一定的系统资源，而且进程之间的同步和通信需要谨慎处理，以避免出现死锁和竞争条件等问题。
2、内存管理实验内存管理是操作系统的核心功能之一，它直接影响系统的性能和稳定性。
在这个实验中，我们研究了动态内存分配和释放的机制。
使用 C+＋中的 new 和 delete 操作符来分配和释放内存。
通过观察内存使用情况和内存泄漏检测工具，了解了内存分配的效率和可能出现的内存泄漏问题。
同时，我们还探讨了内存分页和分段的概念，以及虚拟内存的工作原理。
通过模拟内存访问过程，理解了页表的作用和地址转换的过程。
3、文件系统实验文件系统是操作系统用于管理文件和目录的机制。
在这个实验中，我们对文件的创建、读写和删除进行了操作。
使用 C+＋的文件流操作来实现对文件的读写。
通过创建不同类型的文件（文本文件和二进制文件），并对其进行读写操作，熟悉了文件的打开模式和读写方式。
此外，还研究了文件的权限设置和目录的管理，了解了如何保护文件的安全性和组织文件的结构。
4、设备管理实验设备管理是操作系统与外部设备进行交互的桥梁。
操作系统实验
操作系统实验操作系统实验是计算机科学与技术领域非常重要的一门实验课程。
通过操作系统实验，学生可以深入了解操作系统的基本原理和实践技巧，掌握操作系统的设计和开发方法。
本文将介绍操作系统实验的一般内容和实验室环境要求，并详细说明一些常见的操作系统实验内容。
一、实验内容1. 实验环境搭建：操作系统实验通常在实验室中进行。
为了完成实验，学生需要搭建一个操作系统实验环境。
实验环境通常由一个或多个计算机节点组成，每个计算机节点需要安装操作系统实验所需要的软件和驱动程序。
2. 操作系统整体结构分析：学生首先需要通过文献研究和课堂学习，了解操作系统的整体结构和基本原理。
在实验中，学生需要分析和理解操作系统的各个模块之间的功能和相互关系。
3. 进程管理实验：进程是操作系统中最基本的运行单位。
在这个实验中，学生可以通过编写程序并使用系统调用来实现进程的创建、销毁和调度。
学生需要熟悉进程状态转换和调度算法，理解进程间通信和同步机制。
4. 内存管理实验：内存管理是操作系统中非常重要的一个模块。
学生需要实现虚拟内存管理、页面置换算法以及内存分配和回收策略。
通过这个实验，学生可以深入了解虚拟内存管理的原理和实际应用。
5. 文件系统实验：文件系统是操作系统中负责管理文件和目录的模块。
在这个实验中，学生需要实现基本的文件系统功能，如文件的创建、读取和修改。
学生还可以实现进程间的文件共享和保护机制。
6. 设备管理实验：设备管理是操作系统中与硬件设备交互的一个重要模块。
在这个实验中，学生需要实现设备的初始化、打开和关闭功能。
学生还可以实现设备驱动程序，完成对硬件设备的控制。
二、实验室环境要求1. 计算机硬件：实验室需要配备一定数量的计算机节点。
每个计算机节点需要具备足够的计算能力和内存容量，以满足操作系统实验的要求。
2. 操作系统软件：实验室中的计算机节点需要安装操作系统软件，通常使用Linux或者Windows操作系统。
此外，还需要安装相关的开发工具和编程语言环境。
《操作系统》实验报告
一、实验目的1. 理解进程的概念及其在操作系统中的作用。
2. 掌握进程的创建、调度、同步和通信机制。
3. 学习使用进程管理工具进行进程操作。
4. 提高对操作系统进程管理的理解和应用能力。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件环境：Visual Studio 20193. 实验工具：C++语言、进程管理工具（如Task Manager）三、实验内容1. 进程的创建与销毁2. 进程的调度策略3. 进程的同步与互斥4. 进程的通信机制四、实验步骤1. 进程的创建与销毁（1）创建进程使用C++语言编写一个简单的程序，创建一个新的进程。
程序如下：```cpp#include <iostream>#include <windows.h>int main() {// 创建进程STARTUPINFO si;PROCESS_INFORMATION pi;ZeroMemory(&si, sizeof(si));si.cb = sizeof(si);ZeroMemory(&pi, sizeof(pi));// 创建进程if (!CreateProcess(NULL, "notepad.exe", NULL, NULL, FALSE, 0, NULL, NULL, &si, &pi)) {std::cout << "创建进程失败" << std::endl;return 1;}std::cout << "进程创建成功" << std::endl;// 等待进程结束WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE);// 销毁进程CloseHandle(pi.hProcess);CloseHandle(pi.hThread);return 0;}```（2）销毁进程在上面的程序中，通过调用`WaitForSingleObject(pi.hProcess, INFINITE)`函数等待进程结束，然后使用`CloseHandle(pi.hProcess)`和`CloseHandle(pi.hThread)`函数销毁进程。
操作系统实验
操作系统实验一、实验背景操作系统实验是计算机科学与技术专业中非常重要的一门实践课程，旨在帮助学生加深对操作系统原理的理解，并且通过实际操作，提高学生的实际动手能力。
本文将介绍我在操作系统实验中所进行的一项实验内容和实验结果。
二、实验目的本次实验的目的是通过模拟操作系统的一些核心功能和概念，加深对操作系统内部工作原理的理解，掌握操作系统的调度算法、程序设计和系统优化等技能。
三、实验步骤1. 实验环境准备为了进行本次实验，首先需要搭建相应的实验环境。
我选择使用Linux操作系统作为实验环境，并确保已经安装了必要的工具和软件，如gcc编译器和相关的调试工具。
2. 实验代码编写在实验开始之前，我阅读了相关的文档和教材，理解了实验的要求和任务。
然后，我按照要求开始编写实验所需的代码。
在代码编写过程中，我需要对操作系统内核进行修改和扩展，并且针对具体的实验要求，实现相关的功能和算法。
3. 实验测试与调试完成代码编写后，我进行了一系列的测试和调试工作。
通过编写测试用例，模拟各种场景和输入情况，验证代码的正确性和稳定性。
如果发现错误或问题，我会使用调试工具进行定位和修复。
4. 实验结果分析在完成测试和调试后，我对实验结果进行了详细的分析。
通过比较和统计实验数据，我得出了一些结论，并对实验结果进行了评估和总结。
四、实验结果与讨论通过实验，我成功完成了操作系统实验的任务，并获得了一些有价值的实验结果。
在实验过程中，我遇到了一些挑战和困难，但通过不断努力和学习，最终克服了这些困难，并获得了令人满意的成果。
五、实验心得体会通过参与操作系统实验，我深刻地认识到了操作系统在计算机系统中的重要性和作用。
实验过程中，我不仅学到了新的知识和技能，还提高了自己的动手能力和问题解决能力。
同时，我也感受到了团队合作的重要性，与同学们一起合作完成实验任务，互相学习和交流，共同进步。
六、实验结论通过本次操作系统实验，我对操作系统的工作原理和相关概念有了更深入的了解。
第 8 章 操作系统安全
综上所述，要保证操作系统安全，三个方面必不可少：
首先，需要集中式基础设施，利用数量有限、可以统一下 载的镜像，自动管理企业网络的操作系统配置。大多数 安全入侵事件是由于没有合理配置操作系统而造成的。 然后，根据明确规定用户访问权限、身份和许可的安全策 略，针对这些操作系统对用户进行配置，这一切可以利 用身份生命周期管理程序实现自动管理。 第三，一旦管理员制订了合适的安全策略，就要监控策略 在企业里面的实施情况。事先制止可能违反安全的隐患， 以免危及企业。
如果一家企业的安全措施由人工管理改为自动管理，势 必可以大幅节省成本。人工方法不仅成本高昂、缺乏 灵活，还大大增加了故障率，因而提高了成本。 实际上，合理配臵的操作系统带来的安全是促进业务发 展的有效方法，它不仅能节省费用，还使企业内外心
8.2 Windows系统安全
大多数中小企业的网络服务器都选择Windows 的 NT/2000等操作系统。WinNT/2000有简体 中文版和英文版两种。强烈建议选择使用英文 版的操作系统，因为Windows操作系统是基 于英文开发的，所以中文版的bug肯定要多于 英文版，而且因为各种补丁都是先发表英文版 的，而中文版的往往要延迟一段时间，那么这 延迟的这段时间就有相当的风险。
《操作系统》课程实验报告
《操作系统》课程实验报告一、实验目的本次《操作系统》课程实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理、进程管理、内存管理、文件系统等核心概念，并掌握相关的操作技能和分析方法。
二、实验环境1、操作系统：Windows 10 专业版2、开发工具：Visual Studio Code3、编程语言：C/C+＋三、实验内容（一）进程管理实验1、进程创建与终止通过编程实现创建新进程，并观察进程的创建过程和资源分配情况。
同时，实现进程的正常终止和异常终止，并分析其对系统的影响。
2、进程同步与互斥使用信号量、互斥锁等机制实现进程之间的同步与互斥。
通过模拟多个进程对共享资源的访问，观察并解决可能出现的竞争条件和死锁问题。
（二）内存管理实验1、内存分配与回收实现不同的内存分配算法，如首次适应算法、最佳适应算法和最坏适应算法。
观察在不同的内存请求序列下，内存的分配和回收情况，并分析算法的性能和优缺点。
2、虚拟内存管理研究虚拟内存的工作原理，通过设置页面大小、页表结构等参数，观察页面的换入换出过程，以及对系统性能的影响。
（三）文件系统实验1、文件操作实现文件的创建、打开、读取、写入、关闭等基本操作。
观察文件在磁盘上的存储方式和文件系统的目录结构。
2、文件系统性能优化研究文件系统的缓存机制、磁盘调度算法等，通过对大量文件的读写操作，评估不同优化策略对文件系统性能的提升效果。
四、实验步骤（一）进程管理实验步骤1、进程创建与终止（1）使用 C/C+＋语言编写程序，调用系统函数创建新进程。
（2）在子进程中执行特定的任务，父进程等待子进程结束，并获取子进程的返回值。
（3）通过设置异常情况，模拟子进程的异常终止，观察父进程的处理方式。
2、进程同步与互斥（1）定义共享资源和相关的信号量或互斥锁。
（2）创建多个进程，模拟对共享资源的并发访问。
（3）在访问共享资源的关键代码段使用同步机制，确保进程之间的正确协作。
（4）观察并分析在不同的并发情况下，系统的运行结果和资源竞争情况。
【FreeRTOS操作系统教程】第8章 FreeRTOS调试方法(打印任务执行情况)
这里使用的是 32 位变量来保存 50us 一次的计数值，最大支持计数时间：2^32 * 50us / 3600s = 59.6 分钟。运行时间超过了 59.6 分钟将不准确。
具体在 FreeRTOS 的工程中如何做才可以实现任务信息获取呢？下面分三步进行说明。
8.2.1 使能相关宏定义
需要在 FreeRTOSConfig.h 文件中使能如下宏定义：
RCC_APB1PeriphClockCmd(bsp_GetRCCofTIM(TIMx), ENABLE); }
if (_ulFreq == 0) {
TIM_Cmd(TIMx, DISABLE);
/* 关闭定时输出 */
/* 关闭 TIM 定时更新中断 (Update) */ {
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure; /* 中断结构体在 misc.h 中定义 */ uint8_t irq = 0; /* 中断号, 定义在 stm32f4xx.h */
8.1 串口打印调试说明
很多时候，我们需要了解任务的执行状态，任务栈的使用情况以及各个任务的 CPU 使用率，这时就 需要用到官方提供的两个函数 vTaskList 和 vTaskGetRunTimeStats。用户就可以通过这两个函数获得任 务的执行情况。
获取了任务执行情况后，可以通过串口将其打印出来，当然，也可以通过任何其它方式将其显示出来。 本教程配套的例子统一采用串口打印的方式显示任务的执行情况。另外有一点要特别注意，这种调试方式 仅限测试目的，实际项目中不要使用，这种测试方式比较影响系统实时性。
《操作系统原理》 第8章 设备管理
1、缓冲技术的实现原理
当某个进程进行数据输出操作时，先将数据 送入缓冲区，当缓冲区满时再将缓冲区的内容送 到输出设备上；反之，当一个进程完成输入操作 时，先将输入设备上的数据送入缓冲区，当缓冲 区满时，再由CPU将数据取走。在缓冲管理中必 须建立缓冲区，缓冲区的设定有两种方式：可以 采用专门的硬件方法来实现缓冲，但会增加硬件 成本，除了在关键的地方采用少量必要的硬件缓 冲器外，在许多操作系统中都采用另一种称为软 件缓冲的方式，即从主存空间中划定出一个特殊 的内存区域作为缓冲区。
8.1.2
设备管理子系统的主要功能
设备管理属于操作系统中最烦琐、 最具复杂性的部分。为了有效的提高系统 中设备的效率，在设备管理中不仅涉及了 I/O中断、缓冲及通道技术,而且还包括了 各种类型设备的分配、启动以及虚拟设备 等多方面的管理。为了对物理特性各异的 设备,在调用时具有统一的格式和界面，以 方便用户,在设备管理中应追求如下的目标：
3.从资源分配角度进行划分 1)独占设备（Independence Device）：一 次只允许分给一个用户作业使用的设备。 设备一旦被分出去后，在作业的整个执行 期间都被单独占用，别的作业不能与之共 用，必须等占用释放后才可再用。而且， 这类设备如果分配不当，可能会造成死锁。 多数是一些慢速设备，如磁卡机、打印机、 A/D、D/A转换器等。
3．多缓冲及缓冲池管理
双缓冲技术提高了I/O设备的并行度，但由于 在计算机系统中，CPU的速度总是比外设快得多， 真正要实现CPU与外设的并行操作，双缓冲技术还 不能达到要求，为此，在计算机中都采用多缓冲或 缓冲池结构。多缓冲是把主存中的多个缓冲区组织 成两部分，一部分用于做输入缓冲区，另一部分作 为输出缓冲区。缓冲池则是将多个缓冲区连接成一 个完整的区域，其中每个区既可以作为输入又可以 作为输出用。多缓冲及缓冲池是系统中的共享资源， 可供各进程使用，由系统统一分配和管理。它的使 用必须互斥地进行。
计算机操作系统-第8章网络操作系统
8.2.2 客户/服务器模式下的网络操作 系统的组成 1、工作站操作系统 工作站上配置操作系统的目的是： 1）工作站上的用户，可使用本地资源 并执行在本地可以处理的应用程序和 用户命令。 2）实现工作站上的用户与服务器的交 互。
2、服务器操作系统 在客户/服务器模式下的网络操作系统主要 指的就是服务器操作系统。位于网络服务器 上的操作系统的主要功能是： 1）管理服务器上的各种资源，如：处理机、 存储器、I/O设备以及数据库等； 2）实现服务器与客户的通信； 3）提供各种网络服务； 4）提供网络安全管理。
以客户/服务器模式为例看其通信过程 客户/服务器共享的一些定义通常放在头文 件中。主要有四组定义： （1）常数定义 （2）操作类型定义 （3）返回代码定义 （4）消息格式定义
客户进程的工作流程如图8-4所示
服务器进程的工作流程如图8-5所示
8.3.3远程过程调用 远程过程调用模型来自于高级程序设 计语言中传统的过程调用模型。传统 过程调用机制是结构化程序设计的基 石，它允许程序员把一个程序划分成 一些较小的、便于管理和调试的、功 能相对独立的片段(即过程)。
屏蔽本地资源与网络资源的差异性，为用 户提供各种基本网络服务功能，完成网络 共享系统资源的管理，并提供网络系统的 安全性服务。同时在多个用户争用系统资 源时，网络操作系统进行资源调剂管理。
8.1.1 网络操作系统的功能
网络操作系统除了具备单机操作系统所 需的功能，如内存管理、 CPU 管理、输 入输出管理、文件管理等外，还提供高 效可靠的网络通讯能力以及提供多项网 络服务功能，如远程管理、文件传输、 电子邮件、远程打印等。
客户/服务器模式下的操作系统
对等模式
在对等模式中，网络上任一节点机所拥有的资 源都作为网络公用资源，可被其它节点机上的 网络用户共享。
Linux操作系统案例教程电子教案 第8章 外存管理
Linux 外存管理
4. 卸载文件系统umount
格式：＃umount [参数] <装载点> 功能： 参数： -t 文件系统类型 //指定文件系统类型 实例： # umount /mnt/cdrom
Linux 外存管理
5. 检测文件系统fsck
格式：# fsck [参数] <设备文件名> 功能： 参数： -p // 自动修复检测到的错误 实例： # fsck -p /dev/hda5
Linux 外存管理
Last cylinder: 注意：此处有四种表示法 （1）柱面数 （2）+1024000 （3）+2048M （4）+2048000K Command (m for help):w
Linux 外存管理
（2）删除分区：
要求：删除3号分区 # fdisk /dev/hda Command （m for help）：d Partition number（1-n）：3 Command（m for help）：w
Linux 外存管理
实例： 把/dev/hda5在系统启动时自动装载到目录 /abc下,且备份频率为0，检查顺序为1 步骤： # vi /etc/fstab 添加如下内容： /dev/hda5 /abc ext2 defaults 0 1
Linux 外存管理
注： 一个设备可以同时被装载到不同的目录中，一个目录 也可以同时装载到不同的设备；一个目录一旦被装 载，该目录下原有的内容将被全部隐藏，如果取消 装载，文件又会重现； /etc/mtab用于记录系统已经装载的文件系统；
Linux 外存管理
9.其他相关命令 # quotaoff [参数] [挂载点] //关闭磁盘配额限制，参数同quotaon #quotaoff –uv /home #quota <用户名/ -g 组名> //查看指定用户或组的磁盘配额信息 #quota u1(显示U1用户的使用情况) # quota （显示当前用户使用情况）
操作系统实验报告
操作系统实验报告一、实验目的本次操作系统实验的主要目的是通过实际操作和观察，深入理解操作系统的工作原理和关键机制，包括进程管理、内存管理、文件系统以及设备管理等方面。
同时，培养我们解决实际问题的能力，提高对操作系统相关知识的综合运用水平。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10 和 Linux（Ubuntu 2004 LTS），实验所使用的编程工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。
三、实验内容及步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止在 Windows 系统中，使用 C+＋语言编写程序，通过调用系统 API函数创建新的进程，并观察进程的创建和终止过程。
在 Linux 系统中，使用 C 语言编写程序，通过 fork(）系统调用创建子进程，并通过 wait(）函数等待子进程的终止。
2、进程调度观察Windows 和Linux 系统中进程的调度策略，包括时间片轮转、优先级调度等。
通过编写程序模拟进程的执行，设置不同的优先级和执行时间，观察系统的调度效果。
（二）内存管理实验1、内存分配与释放在 Windows 系统中，使用 C+＋语言的 new 和 delete 操作符进行内存的动态分配和释放，并观察内存使用情况。
在 Linux 系统中，使用 C 语言的 malloc(）和 free(）函数进行内存的分配和释放，通过查看系统的内存使用信息来验证内存管理的效果。
2、虚拟内存管理研究 Windows 和 Linux 系统中的虚拟内存机制，包括页表、地址转换等。
通过编写程序访问虚拟内存地址，观察系统的处理方式和内存映射情况。
（三）文件系统实验1、文件操作在 Windows 和 Linux 系统中，使用编程语言对文件进行创建、读取、写入、删除等操作。
观察文件的属性、权限设置以及文件在磁盘上的存储方式。
2、目录操作实现对目录的创建、删除、遍历等操作。
研究目录结构和文件路径的表示方法。
《操作系统》实验报告
《操作系统》实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统的核心组成部分，本次实验的主要目的是深入理解操作系统的工作原理和功能，通过实际操作和观察，掌握操作系统的进程管理、内存管理、文件系统管理等方面的知识和技能。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为 Windows 10，开发工具为 Visual Studio 2019，编程语言为 C+＋。
三、实验内容及步骤1、进程管理实验（1）创建进程通过编程实现创建新的进程。
在代码中使用了 Windows API 函数CreateProcess 来创建一个新的进程。
首先，设置进程的启动信息，包括命令行参数、工作目录等。
然后，调用CreateProcess 函数创建进程，并检查返回值以确定创建是否成功。
（2）进程同步使用互斥量（Mutex）实现进程间的同步。
创建一个共享资源，多个进程尝试访问该资源。
通过互斥量来保证同一时间只有一个进程能够访问共享资源，避免了数据竞争和不一致的问题。
（3）进程通信采用管道（Pipe）进行进程间的通信。
创建一个匿名管道，一个进程作为发送端，向管道写入数据；另一个进程作为接收端，从管道读取数据。
通过这种方式实现了进程之间的数据交换。
2、内存管理实验（1）内存分配使用 Windows API 函数 VirtualAlloc 来分配内存。
指定分配的内存大小、访问权限等参数，并检查返回的内存指针是否有效。
（2）内存释放在不再需要使用分配的内存时，使用 VirtualFree 函数释放内存，以避免内存泄漏。
（3）内存保护设置内存的保护属性，如只读、读写等，以防止非法访问和修改。
3、文件系统管理实验（1）文件创建与写入使用 CreateFile 函数创建一个新文件，并通过 WriteFile 函数向文件中写入数据。
（2）文件读取使用 ReadFile 函数从文件中读取数据，并将读取的数据输出到控制台。
（3）文件属性操作获取文件的属性信息，如文件大小、创建时间、修改时间等，并进行相应的操作和显示。
《操作系统》课程教案
《操作系统》课程教案第一章：操作系统概述1.1 教学目标了解操作系统的定义、功能和作用掌握操作系统的基本组成和分类理解操作系统的历史和发展1.2 教学内容操作系统的概念操作系统的功能：进程管理、存储管理、文件管理、作业管理和用户接口操作系统的分类：批处理系统、分时系统、实时系统和分布式系统操作系统的历史和发展1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式，介绍操作系统的概念和功能通过案例分析，使学生了解操作系统的实际应用场景引导学生思考操作系统的未来发展1.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统的概述和分类案例：Windows、Linux、Mac OS等操作系统的介绍1.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统的认识和理解程度期中期末考试：测试学生对操作系统知识的掌握程度第二章：进程管理2.1 教学目标掌握进程的概念和属性理解进程的状态转换和调度算法掌握进程同步和互斥的原理及实现方法2.2 教学内容进程的概念和属性：进程的定义、进程的标识符、进程的属性进程的状态转换：进程的状态及其转换条件进程调度算法：先来先服务算法、短作业优先算法、轮转算法和高响应比优先算法进程同步和互斥：同步的概念、互斥的概念、信号量机制和管程机制2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解进程的概念和属性通过模拟实验，让学生掌握进程的状态转换和调度算法通过案例分析，使学生了解进程同步和互斥的应用场景2.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：进程的概念和属性、进程的状态转换和调度算法、进程同步和互斥实验软件：模拟进程调度和同步互斥的实验环境2.5 教学评估课堂讨论：了解学生对进程概念和属性的理解程度实验报告：评估学生对进程状态转换和调度算法的掌握程度期中期末考试：测试学生对进程管理知识的掌握程度第三章：存储管理3.1 教学目标掌握存储管理的基本概念和任务理解内存分配和回收策略掌握虚拟存储器和分页、分段机制3.2 教学内容存储管理的基本概念和任务：存储管理的任务、存储管理的层次结构内存分配和回收策略：首次适应法、最佳适应法和最坏适应法虚拟存储器：虚拟存储器的概念、虚拟内存的实现机制分页和分段机制：分页机制、分段机制、分页和分段的比较3.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解存储管理的基本概念和任务通过模拟实验，让学生掌握内存分配和回收策略通过案例分析，使学生了解虚拟存储器和分页、分段机制的应用场景3.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：存储管理的基本概念和任务、内存分配和回收策略、虚拟存储器和分页、分段机制实验软件：模拟内存分配和回收的实验环境3.5 教学评估课堂讨论：了解学生对存储管理基本概念和任务的理解程度实验报告：评估学生对内存分配和回收策略的掌握程度期中期末考试：测试学生对存储管理知识的掌握程度第四章：文件管理4.1 教学目标掌握文件和目录的概念理解文件存储结构和存取方法掌握文件系统的实现和操作4.2 教学内容文件和目录的概念：文件的概念、目录的概念文件存储结构和存取方法：顺序存储结构、存储结构、索引存储结构文件系统的实现和操作：文件系统的组织结构、文件系统的创建和删除、文件的打开和关闭4.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解文件和目录的概念通过模拟实验，让学生掌握文件存储结构和存取方法通过案例分析，使学生第四章：文件管理（续）4.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：文件和目录的概念、文件存储结构和存取方法、文件系统的实现和操作实验软件：模拟文件存储和访问的实验环境4.5 教学评估课堂讨论：了解学生对文件和目录概念的理解程度实验报告：评估学生对文件存储结构和存取方法的掌握程度期中期末考试：测试学生对文件管理知识的掌握程度第五章：作业管理5.1 教学目标掌握作业的概念和分类理解作业调度和进程调度的关系掌握作业管理和进程管理的基本方法5.2 教学内容作业的概念和分类：批作业、交互式作业、批处理作业作业调度：作业调度的任务和算法进程调度：进程调度的任务和算法作业管理和进程管理的基本方法：作业队列的管理、进程队列的管理5.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解作业的概念和分类通过模拟实验，让学生掌握作业调度和进程调度的关系通过案例分析，使学生了解作业管理和进程管理的基本方法5.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：作业的概念和分类、作业调度和进程调度的关系、作业管理和进程管理的基本方法实验软件：模拟作业调度和进程调度的实验环境课堂讨论：了解学生对作业概念和分类的理解程度实验报告：评估学生对作业调度和进程调度的掌握程度期中期末考试：测试学生对作业管理知识的掌握程度第六章：用户接口6.1 教学目标掌握命令接口和图形用户接口的概念理解命令接口的设计和实现理解图形用户接口的设计和实现6.2 教学内容命令接口的概念：命令接口的定义、命令接口的设计原则命令接口的实现：命令的解析、命令的执行图形用户接口的概念：图形用户接口的定义、图形用户接口的设计原则图形用户接口的实现：图形界面的设计、图形界面的交互6.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，使学生理解命令接口和图形用户接口的概念通过模拟实验，让学生掌握命令接口的设计和实现通过案例分析，使学生了解图形用户接口的设计和实现6.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：命令接口和图形用户接口的概念、设计和实现实验软件：模拟命令接口和图形用户接口的实验环境课堂讨论：了解学生对命令接口和图形用户接口概念的理解程度实验报告：评估学生对命令接口设计和实现的掌握程度期中期末考试：测试学生对用户接口知识的掌握程度第七章：操作系统安全7.1 教学目标掌握操作系统安全的基本概念理解操作系统的安全机制掌握操作系统的安全策略7.2 教学内容操作系统安全的基本概念：安全威胁、安全属性操作系统的安全机制：访问控制、身份认证、审计和监控操作系统的安全策略：最小权限原则、安全分层模型7.3 教学方法采用讲授和案例分析相结合的方式，使学生理解操作系统安全的基本概念通过模拟实验，让学生掌握操作系统的安全机制通过讨论，使学生了解操作系统的安全策略7.4 教学资源教材：《操作系统概念》或《现代操作系统》课件：操作系统安全的基本概念、安全机制和安全策略案例：操作系统安全威胁的实例分析7.5 教学评估课堂讨论：了解学生对操作系统安全概念的理解程度案例分析报告：评估学生对操作系统安全机制的掌握程度期中期末考试：测试学生对操作系统安全知识的掌握程度第八章：操作系统性能评价8.1 教学目标掌握操作系统性能评价的基本概念和方法理解操作系统性能评价的指标和准则掌握操作系统性能评价的实验方法和工具8.2 教学内容操作系统性能评价的基本概念：性能评价的目的、性能评价的方法操作系统性能评价的指标和准则：响应时间、吞吐量、CPU利用率操作系统性能评价的实验重点和难点解析1. 进程的概念和属性：理解进程的定义和各种属性是理解操作系统其他概念的基础。
操作系统实验
操作系统实验实验目的本次实验的目的是通过编写操作系统的一些实验，深入了解操作系统的运行原理和常用功能。
实验内容1. 实验一：进程管理1.实现一个简单的进程管理系统，包括创建进程、终止进程和进程切换。
2.使用C语言编写代码，并使用相应的系统调用来实现进程的创建和切换。
2. 实验二：内存管理1.学习内存管理的基本概念，如内存地址空间、分段和分页。
2.实现一个简单的内存管理系统，包括内存的分配和释放。
3.使用C语言编写代码，并使用相应的系统调用来实现内存的分配和释放。
3. 实验三：文件系统1.学习文件系统的基本概念，如文件、目录和文件权限。
2.实现一个简单的文件系统，包括文件的创建、读写和删除。
3.使用C语言编写代码，并使用相应的系统调用来实现文件系统的功能。
4. 实验四：设备管理1.学习设备管理的基本概念，如设备驱动程序和设备控制器。
2.实现一个简单的设备管理系统，包括设备的初始化、打开和关闭。
3.使用C语言编写代码，并使用相应的系统调用来实现设备管理的功能。
实验步骤1.阅读相关的教材和文档，了解实验内容和要求。
2.设置实验环境，安装相应的编程工具和模拟器。
3.开始编写代码，首先实现基本的功能，然后逐步完善。
4.运行代码，测试功能是否正确。
5.对代码进行优化和调试，确保程序的稳定性和可靠性。
6.撰写实验报告，包括实验目的、实验内容、实验步骤和实验结果等。
7.提交实验报告，并进行实验演示。
实验成果通过完成本次实验，你将深入了解操作系统的运行原理和常用功能。
你将学习到进程管理、内存管理、文件系统和设备管理等重要知识，并通过实践掌握相关的编程技巧。
你将能够正确使用系统调用和相应的库函数来实现操作系统的各种功能，并对实验结果进行验证和测试。
总结本次实验是对操作系统的一次深入实践，通过编写相关的代码，你将更加熟悉操作系统的各个模块和功能。
你将学会如何使用系统调用和相关的库函数来实现各种操作系统的功能，从而提高对操作系统的理解和应用能力。
《操作系统导论》第8章多级反馈队列
《操作系统导论》第8章多级反馈队列多级反馈队列（Multi-level Feedback Queue，简称MLFQ）需要解决两⽅⾯的问题。
⾸先它要优化周转时间，这可以通过优先执⾏较短的⼯作来实现。
然⽽，操作系统常常不知道⼯作要运⾏多久，⽽这⼜是SJF等算法所必需的。
其次，MLFQ希望给⽤户提供较好的交互体验，因此需要降低响应时间。
然⽽，轮转调度虽然降低了响应时间，周转时间却很差。
所以这⾥的问题是：通常我们对进程⼀⽆所知，应该如何构建调度程序来实现这些⽬标？调度程序如何在运⾏过程中学习进程的特征，从⽽做出更好的调度决策？多级反馈队列：基本规则为了构建这样的调度程序，本章将介绍多级消息队列背后的基本算法。
MLFQ中有许多独⽴的队列，每个队列有不同的优先级。
任何时刻，⼀个⼯作只能存在于⼀个队列中。
MLFQ总是优先执⾏较⾼优先级的⼯作（即那些在较⾼级队列中的⼯作）。
每个队列中可能会有多个⼯作，它们具有同样的优先级。
在这种情况下，我们就对这些⼯作采⽤轮转调度。
⾄此，我们得到了MLFQ的两条基本规则：规则1：如果A的优先级⼤于B的优先级，运⾏A不运⾏B规则2：如果A的优先级等于B的优先级，轮转运⾏A和B上图中，最⾼优先级有两个⼯作（A和B），⼯作C位于中等优先级，⽽D的优先级最低。
按刚才介绍的基本规则，由于A和B有最⾼优先级，调度程序将交替的调度他们，⽽C和D永远都没有机会运⾏，除⾮A和B已经完成。
如何改变优先级显然，在⼀个⼯作的⽣命周期中，MLFQ必须按照⼀定的策略改变其优先级。
例如，如果⼀个⼯作不断放弃CPU去等待键盘输⼊，这是交互型进程的可能⾏为，MLFQ因此会让它保持⾼优先级。
相反，如果⼀个⼯作长时间地占⽤CPU，MLFQ会降低其优先级。
通过这种⽅式，MLFQ在进程运⾏过程中学习其⾏为，从⽽利⽤⼯作的历史来预测它未来的⾏为。
下⾯是我们第⼀次尝试优先级调整算法。
规则3：⼯作进⼊系统时，放在最⾼优先级（最上层）队列规则4a：⼯作⽤完整个时间⽚后，降低其优先级（移⼊低⼀级队列）规则4b：如果⼯作在其时间⽚以内主动释放CPU，则优先级不变单个长⼯作假如系统中有⼀个需要长时间运⾏的⼯作，我们看看使⽤当前的MLFQ调度会发⽣什么。
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8.5.3 实验准备
1. Linux模块概述 2. 设备驱动程序的设计 3. 参考程序的分析
8.6 文件系统实验
8.6.1 实验内容
以root身份登录系统后，练习常用Linux文件操作命令以及 学习文件系统的装卸。
第8章 操作系统实验
内容提要
本教材以Linux操作系统为平台，通过它提供的键盘控制命令 了解操作系统的功能；通过它提供的系统调用命令实现进程 （线程）的同步与互斥、进程的通信、设备的管理等操作，从 而理解操作系统的工作原理。
本实验平台使用Red Hat Linux 9.0，并且使用文本操作界面。 实验内容包括Linux系统基本操作、进程通信、进程同步与互斥、 生产者与消费者、存储管理、设备管理、文件系统等实验。本 教材提供的实验同样适用于其他版本的Linux。
8.3 进程的同步与互斥实验
8.3.1 实验内容
1. 利用POSIX标准的pthread线程库创建五个线程，实现这 五个线程之间的互斥地访问数组N。这五个线程分别标识为0、 1、2、3、4，线程i的工作可描述如下： (1) 线程i休息一段时间，i可以是五个线程之一。 (2) 使N[i]加1，N[i]记录线程i进入临界区的次数。 (3) 使N[5]加1，记录这五个线程的进入临界区的总次数。 (4) 转(1)。 2. 利用POSIX标准的pthread线程库创建两个线程，实现这 两个线程之间的同步共享变量buffer（相当于一个缓冲区）。其 中一个线程产生一个随机数保存的变量buffer中，另一个线程将 该随机数打印出来。
第8章 操作系统实验
教学目标
通过本实验使学生理解操作系统的功能，掌握进程 （线程）的同步与互斥、进程的通信、设备的管理、文 件系统的实现原理，从而掌握操作系统的概念和原理。
8.1 Linux系统基本操作
8.1.1 实验内容
学习Linux常用命令，vi编辑器以及gcc/g++编译器的使用。
8.1.2 实验目的
8.4 存储管理实验
8.4.1 实验内容
定义一个大小为64KB的字符类型数组A，利用可变式分区 存储管理技术对其存储空间进行分配和回收。具体要求： 1. 设计一个初始化内存的函数initMemory对管理内存的数 据结构进行初始化。 2. 设计一个申请内存的函数MemAllocte,负责申请指定大小 的内存。 3. 设计一个释放内存的函数MemFree,负责将指定的内存区 域回收。 4. 设计一个程序，利用函数MemAllocte和MemFree申请内 存和释放内存。
8.4 存储管理实验
8.4.2 实验目的
通过本实验加强读者对存储管理技术的理解，掌握可变式 存储管理技术的分配与回收。
8.4.3 实验准备
1. 将内存分成大小相等的节 2. 内存分配和回收 3. 函数的实现算法
8.5 设备管理实验
8.5.1 实验内容
设计一个简单的字符设备驱动程序，并进行测试。
8.5.2 实验目的
8.6.2 实验目的
通过对Linux文件系统中有关命令的操作，加深读者对 Linux文件系统的了解，掌握Linux操作系统中文件的基本管理 方法及文件系统的装卸。
8.6.3 实验准备
1. 常用文件管理命令 3. 文件系统的卸载 2. 文件系统的装载 4.文件的共享
掌握Linux常用命令的用法、vi编辑器及gcc/g++编译器的用 法。
8.1.3 实验准备
1. Linux版本 3. Linux 系统的启动与退出 5. vi 文本编辑 7. qemu虚拟机 2. 文件的权限 4. 常用命令用法 6. gcc/g++编译器用法
8.2 进程通信实验
8.2.1 实验内容
利用pipe函数创建一个或两个无名管道后，应用fork函数创 建一个子进程，实现父子进实验目的
深刻理解进程的概念，掌握进程的创建及管道通信方式。
8.2.3 实验准备
1. 创建无名管道的pipe函数 2. exit函数 3. close函数 4. 读文件函数read和写文件函数write