操作系统课内实验大纲(2014)

操作系统原理课内实验大纲(2014版)

实验一：用户接口实验

实验目的

1)理解面向操作命令的接口Shell。

2)学会简单的shell编码。

3)理解操作系统调用的运行机制。

4)掌握创建系统调用的方法。

操作系统给用户提供了命令接口和程序接口（系统调用）两种操作方式。用户接口实验也因此而分为两大部分。首先要熟悉Linux的基本操作命令，并在此基础上学会简单的shell 编程方法。然后通过想Linux内核添加一个自己设计的系统调用，来理解系统调用的实现方法和运行机制。在本次实验中，最具有吸引力的地方是：通过内核编译，将一组源代码变成操作系统的内核，并由此重新引导系统，这对我们初步了解操作系统的生成过程极为有利。

实验内容

1)控制台命令接口实验

该实验是通过“几种操作系统的控制台命令”、“终端处理程序”、“命令解释程序”和“Linux操作系统的bash”来让实验者理解面向操作命令的接口shell和进行简单的shell 编程。

查看bash版本。

编写bash脚本，统计/my目录下c语言文件的个数

2)系统调用实验

该实验是通过实验者对“Linux操作系统的系统调用机制”的进一步了解来理解操作系统调用的运行机制；同时通过“自己创建一个系统调用mycall（）”和“编程调用自己创建的系统调用”进一步掌握创建和调用系统调用的方法。

编程调用一个系统调用fork（），观察结果。

编程调用创建的系统调用foo（），观察结果。

自己创建一个系统调用mycall（），实现功能：显示字符串到屏幕上。

编程调用自己创建的系统调用。

实验要求

1)按照实验内容，认真完成各项实验，并完成实验报告。

2)实验报告必须包括：程序清单（含注释）、实验结果、实验中出现的问题、观察到

的现象的解释和说明，以及实验体会。

实验二：进程管理实验

实验目的

1)加深对进程概念的理解，明确进程和程序的区别。

2)进一步认识并发执行的实质。

3)分析进程争用资源的现象，学习解决进程互斥的方法。

4)了解Linux系统中进程通信的基本原理。

进程是操作系统中最重要的概念，贯穿始终，也是学习现代操作系统的关键。通过本次实验，要求理解进程的实质和进程管理的机制。在Linux系统下实现进程从创建到终止的全过程，从中体会进程的创建过程、父进程和子进程的关系、进程状态的变化、进程之间的同步机制、进程调度的原理和以信号和管道为代表的进程间通信方式的实现。

实验内容

1)编制实现软中断通信的程序

使用系统调用fork()创建两个子进程，再用系统调用signal()让父进程捕捉键盘上发出的中断信号（即按delete键），当父进程接收到这两个软中断的某一个后，父进程用系统调用kill()向两个子进程分别发出整数值为16和17软中断信号，子进程获得对应软中断信号，然后分别输出下列信息后终止：

Child process 1 is killed by parent !!

Child process 2 is killed by parent !!

父进程调用wait()函数等待两个子进程终止后，输入以下信息，结束进程执行：Parent process is killed!!

多运行几次编写的程序，简略分析出现不同结果的原因。

2)编制实现进程的管道通信的程序

使用系统调用pipe()建立一条管道线，两个子进程分别向管道写一句话：

Child process 1 is sending a message!

Child process 2 is sending a message!

而父进程则从管道中读出来自于两个子进程的信息，显示在屏幕上。

要求：父进程先接收子进程P1发来的消息，然后再接收子进程P2发来的消息。

实验要求

1)按照实验内容，认真完成各项实验，并完成实验报告。

2)实验报告必须包括：程序清单（含注释）、实验结果、实验中出现的问题、观察到

的现象的解释和说明，以及实验体会。

实验三存储器管理实验

实验目的

1)理解内存页面调度的机理

2)掌握几种理论页面置换算法的实现方法

3)了解HASH数据结构的使用

4)通过实验比较几种调度算法的性能优劣

页面置换算法是虚拟存储管理实现的关键，通过本次实验理解内存页面调度的机制，在模拟实现FIFO、LRU、NRU和OPT几种经典页面置换算法的基础上，比较各种页面置换算法的效率及优缺点，从而了解虚拟存储实现的过程。

实验内容

对比以下几种算法的命中率：

1)先进先出算法FIFO（First In First Out）

2)最近最少使用算法LRU（Least Recently Used）

3)最近未使用算法NUR（Never Used Recently）

4)最佳置换算法OPT（Optimal Replacement）

实验要求

1)按照实验内容，认真完成各项实验，并完成实验报告。

2)实验报告必须包括：程序清单（含注释）、实验结果、实验中出现的问题、观察到

的现象的解释和说明，以及实验体会。

实验四文件系统实验

实验目的

1)掌握文件系统的工作机理。

2)理解文件系统的主要数据结构。

3)学习较为复杂的LINUX下的编程

实验内容

1)设计并实现一个一级（单用户）文件系统程序

a.提供以下操作：

文件创建/删除接口命令create/delete

目录创建/删除接口命令mkdir/rmdir

显示目录内容命令ls

b.创建的文件不要求格式和内容

2)设计并实现一个二级文件系统程序

a.提供用户登录；

b.文件、目录要有权限

实验要求

1)按照实验内容，认真完成各项实验，并完成实验报告。

2)实验报告必须包括：实验目的、实验内容、程序清单（含注释）、实验结果、实验

中出现的问题、对观察到的现象的解释和说明，以及实验体会。