操作系统课程设计报告Alarm-Clock
操作系统课程设计报告Alarm-Clock
西安电子科技大学操作系统课程设计(2016年度)实验报告实验名称：Alarm-Clock班级：1403018姓名：张可心学号：14030188030一实验内容源代码devices/timer.c中有一个timer_sleep()函数。
定义如图1所示图1 timer_sleep()函数的定义该函数的功能是让调用它的线程睡眠一段时间（ticks），然后唤醒。
事实上，品同时已经实现该函数，只是使用的是“忙等待”的方法。
任务要求：重新实现timer_sleep()函数，避免“忙等待”的发生，设计一种策略并实现。
二分析及设计1. 阅读相关的源代码文件，并了解其中关键的数据结构和函数的含义：在xd/os/pintos/src/threads目录下的thread.h,thread.c文件，它们是有关线程初始化、阻塞、解除阻塞，线程调度等内容。
xd/os/pintos/src/devices/目录下的timer.h,timer.c文件，本实验要修改的timer_sleep()函数就在其中。
同时还要注意定时器中断的处理过程。
2. Thread.h中定义了一个结构体struct thread，这个结构体中用于存放线程的基本信息，如图2所示图2线程的基本信息3. Pintos中线程的状态有四种，在thread.h函数中的定义如图3图3 线程的状态定义4.系统的驱动：驱动力为定时器中断函数，定时器中断频率在timer.h中定义如图4所示图4 定时器中断频率由此可知一个定时器中断的时长大约为10ms，这里称为一个ticks。
5.中断处理过程中断处理函数的调用过程如图5所示图5中断处理函数的调用过程原线程中这个timer_sleep函数执行过程是不断地循环检测这个函数执行以及执行过后等待时长是否小于cpu的时钟周期，如果是，则重复循环等待，直至等待时间大于等于ticks，则执行线程后续代码。
此方法的缺点是，函数不断循环试探，占用cpu。
《操作系统》课程设计报告
《操作系统》课程设计报告一、读者/写者的问题模拟实现读者/写者问题，是指保证一个writer 进程必须与其他进程互斥地访问共享对象的同步问题。
读者写者问题可以这样的描述：有一群写者和一群读者，写者在写同一本书，读者也在读这本书，多个读者可以同时读这本书，但是只能有一个写者在写书，并且读者必优先，也就是说，读者和写者同时提出请求时，读者优先。
当读者提出请求时，需要有一个互斥操作，另外需要有一个信号量S 来确定当前是否可操作。
信号量机制是支持多道程序的并发操作系统设计中解决资源共享时进程间的同步与互斥的重要机制，而读者写者则是这一机制的一个经典范例。
与记录型信号量解决读者——写者问题不同，信号量机制它增加了一个限制，即最多允许RN 个读者同时读。
为此，又引入了一个信号量L,并赋予初值为RN，通过执行wait （L,1,1）操作来控制读者的数目，每当有一个读者进入时，就要执行wait （L,1,1）操作，使L 的值减1。
当有RN 个读者进入读后，L 便减为0，第RN+1 个读者要进入读时，必然会因wait（L,1,1）操作失败而堵塞。
程序实例：#include <windows.h>#include <ctype.h>#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>#include <malloc.h>#define MAX_PERSON 100#define READER 0 //读者#define WRITER 1 //写者#define END -1#define R READER#define W WRITERtypedef struct _Person{HANDLE m_hThread;//定义处理线程的句柄int m_nType;//进程类型（读写）int m_nStartTime;//开始时间int m_nWorkTime;//运行时间int m_nID;//进程号}Person;Person g_Persons[MAX_PERSON];int g_NumPerson = 0;long g_CurrentTime= 0;//基本时间片数int g_PersonLists[] = {//进程队列1, W, 3, 5, 2, W, 16, 5, 3, R, 5, 2,4, W, 6, 5, 5, R, 4, 3, 6, R, 17,7,END,};int g_NumOfReading = 0;int g_NumOfWriteRequest = 0;//申请写进程的个数HANDLE g_hReadSemaphore;//读者信号HANDLE g_hWriteSemaphore;//写者信号bool finished = false; //所有的读完成//bool wfinished = false; //所有的写完成void CreatePersonList(int *pPersonList);bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime,int ID);bool CreateWriter(int StartTime,int WorkTime,int ID);DWORD WINAPI ReaderProc(LPVOID lpParam);DWORD WINAPI WriterProc(LPVOID lpParam);int main(){g_hReadSemaphore = CreateSemaphore(NULL,1,100,NULL); //创建信号灯，当前可用的资源数为1，最大为100g_hWriteSemaphore = CreateSemaphore(NULL,1,100,NULL); //创建信号灯，当前可用的资源数为1，最大为100CreatePersonList(g_PersonLists); // Create All the reader and writersprintf("Created all the reader and writer\n 创建\n");g_CurrentTime = 0;while(true){g_CurrentTime++;Sleep(300); // 300 msprintf("CurrentTime = %d\n",g_CurrentTime);if(finished) return 0;} // return 0;}void CreatePersonList(int *pPersonLists){int i=0;int *pList = pPersonLists;bool Ret;while(pList[0] != END){switch(pList[1]){case R:Ret = CreateReader(pList[2],pList[3],pList[0]);//351,w452,523,654break; case W:Ret = CreateWriter(pList[2],pList[3],pList[0]);break;}if(!Ret)printf("Create Person %d is wrong\n",pList[0]);pList += 4; // move to next person list}}DWORD WINAPI ReaderProc(LPVOID lpParam)//读过程{Person *pPerson = (Person*)lpParam;// wait for the start timewhile(g_CurrentTime != pPerson->m_nStartTime){ }printf("Reader %d is Requesting 等待\n",pPerson->m_nID);printf("\n\n************************************************\n");// wait for the write requestWaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFINITE); if(g_NumOfReading ==0) {WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE); }g_NumOfReading++;ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL);pPerson->m_nStartTime = g_CurrentTime;printf("Reader %d is Reading the Shared Buffer等待\n",pPerson->m_nID); printf("\n\n************************************************\n"); while(g_CurrentTime <= pPerson->m_nStartTime + pPerson->m_nWorkTime) {}printf("Reader %d is Exit退出\n",pPerson->m_nID);printf("\n\n************************************************\n"); WaitForSingleObject(g_hReadSemaphore,INFINITE);g_NumOfReading--;if(g_NumOfReading == 0){ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL);//此时没有读者，可以写}ReleaseSemaphore(g_hReadSemaphore,1,NULL);if(pPerson->m_nID == 4) finished = true; //所有的读写完成ExitThread(0);return 0;}DWORD WINAPI WriterProc(LPVOID lpParam){Person *pPerson = (Person*)lpParam;// wait for the start timewhile(g_CurrentTime != pPerson->m_nStartTime){}printf("Writer %d is Requesting 请求进行写操作\n",pPerson->m_nID);printf("\n\n************************************************\n"); WaitForSingleObject(g_hWriteSemaphore,INFINITE);// modify the writer's real start timepPerson->m_nStartTime = g_CurrentTime;printf("Writer %d is Writting the Shared Buffer写内容\n",pPerson->m_nID);while(g_CurrentTime <= pPerson->m_nStartTime + pPerson->m_nWorkTime){}printf("Writer %d is Exit退出\n",pPerson->m_nID);printf("\n\n************************************************\n");//g_NumOfWriteRequest--;ReleaseSemaphore(g_hWriteSemaphore,1,NULL);if(pPerson->m_nID == 4) finished = true;//所有的读写完成ExitThread(0);return 0;}bool CreateReader(int StartTime,int WorkTime,int ID){DWORD dwThreadID;if(g_NumPerson >= MAX_PERSON)return false;Person *pPerson = &g_Persons[g_NumPerson];pPerson->m_nID = ID;pPerson->m_nStartTime = StartTime;pPerson->m_nWorkTime = WorkTime;pPerson->m_nType = READER;g_NumPerson++;// Create an New ThreadpPerson->m_hThread= CreateThread(NULL,0,ReaderProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID); if(pPerson->m_hThread == NULL)return false;return true;}bool CreateWriter(int StartTime,int WorkTime,int ID){DWORD dwThreadID;if(g_NumPerson >= MAX_PERSON)return false;Person *pPerson = &g_Persons[g_NumPerson];pPerson->m_nID = ID;pPerson->m_nStartTime = StartTime;pPerson->m_nWorkTime = WorkTime;pPerson->m_nType = WRITER;g_NumPerson++;// Create an New ThreadpPerson->m_hThread= CreateThread(NULL,0,WriterProc,(LPVOID)pPerson,0,&dwThreadID); if(pPerson->m_hThread == NULL)return false;return true;}二、进程间通信与子进程使用管道进行父子进程间通信，程序首先判断参数是否合法，因为输入的字符将从父进程通过发送到子进程中。
操作系统课程设计实验报告
操作系统课程设计实验报告操作系统课程设计实验报告引言：操作系统是计算机科学中的重要课程，通过实验设计，可以帮助学生更好地理解操作系统的原理和实践。
本文将结合我们在操作系统课程设计实验中的经验，探讨实验设计的目的、实验过程和实验结果，以及对操作系统的理解和应用。
一、实验设计目的操作系统课程设计实验的目的是帮助学生深入理解操作系统的工作原理和实际应用。
通过设计和实现一个简单的操作系统，学生可以更好地掌握操作系统的各个组成部分，如进程管理、内存管理、文件系统等。
同时，实验设计还可以培养学生的动手能力和问题解决能力，提高他们对计算机系统的整体把握能力。
二、实验过程1. 实验准备在进行操作系统课程设计实验之前，我们需要对操作系统的基本概念和原理进行学习和理解。
同时，还需要掌握一些编程语言和工具，如C语言、汇编语言和调试工具等。
这些准备工作可以帮助我们更好地进行实验设计和实现。
2. 实验设计根据实验要求和目标，我们设计了一个简单的操作系统实验项目。
该项目包括进程管理、内存管理和文件系统三个主要模块。
在进程管理模块中，我们设计了进程创建、调度和终止等功能；在内存管理模块中，我们设计了内存分配和回收等功能；在文件系统模块中，我们设计了文件的创建、读写和删除等功能。
通过这些模块的设计和实现，我们可以全面了解操作系统的各个方面。
3. 实验实现在进行实验实现时，我们采用了分阶段的方法。
首先，我们实现了进程管理模块。
通过编写相应的代码和进行调试，我们成功地实现了进程的创建、调度和终止等功能。
接下来，我们实现了内存管理模块。
通过分配和回收内存空间，我们可以更好地管理系统的内存资源。
最后，我们实现了文件系统模块。
通过设计文件的读写和删除等功能，我们可以更好地管理系统中的文件资源。
三、实验结果通过实验设计和实现，我们获得了一些有意义的结果。
首先，我们成功地实现了一个简单的操作系统，具备了进程管理、内存管理和文件系统等基本功能。
操作系统实验报告,时钟原语
一、实验名称时钟原语的改进二、实验目的1.理解并掌握Pintos的安装和使用；2.初步掌握Pintos内核线程构造及同步机理；3.具有对Pintos内核代码进行修改和调试的能力。
三、实验内容及要求重新实现devices/timer.c中的timer_sleep()函数。
该函数现有的实现虽然是正确的，但所采用的是“忙等”技术，通过不停地循环调用thread_yield()并查询是否已经达到等待时间。
新的实现要求采用线程同步机制来替换这样的忙等技术。
void timer_sleep (int64_t ticks)的需求说明如下：将调用此函数的线程挂起至少ticks所指定的若干个时钟周期。
当这段时间过去后，将该线程激活并放入就绪队列。
此函数可用于实现实时功能，如按照规定的时间间隔发送报文等。
Pintos系统时钟中断频率的缺省值为100，我们不建议修改此值，因为不适当的设置会造成很多意想不到的错误。
要求达到的指标：通过Pintos所提供的所有相关测试。
四、算法设计思想（字体标为红色的为改动的代码）(一)忙等待VS.唤醒机制的实现：/* 介绍实现中新声明的或者改变了的主要结构体、全局或局部变量，简短说明其设置的目的？*/1.在thread.h文件中，我们在 struct thread 结构体中添加一个新的成员变量 ticks_blocked用来记录thread被阻塞了多久：struct thread{/* Owned by thread.c. */tid_t tid; /* 线程标识符 */enum thread_status status; /* 线程状态 */char name[16]; /* Name (for debugging purposes). */uint8_t *stack; /* Saved stack pointer. */int priority; /* 优先级 */struct list_elem allelem; /* List element for all threads list. */int ticks_blocked; /* 存储记录该进程已经被block多久了*//* Shared between thread.c and synch.c. */struct list_elem elem; /* List element. */#ifdef USERPROG /* Owned by userprog/process.c. */uint32_t *pagedir; /* Page directory. */#endif /* Owned by thread.c. */unsigned magic; /* Detects stack overflow. */};2．打开thread.c,并修改thread_create函数，添加变量ticks_blocked,使得ticks_blocked初始化为0。
操作系统课程设计实验报告（附思考题答案）
操作系统课程设计实验报告（附思考题答案）课程设计(综合实验)报告( 2015 -- 2016 年度第 1 学期)名称：操作系统综合实验题目：oslab综合实验院系：计算机系班级：学号：学生姓名：指导教师：设计周数：分散进行成绩：日期：2015 年10 月29 日一、综合实验的目的与要求1. 理解和掌握操作系统的基本概念、基本组成与工作原理；2. 理解和掌握操作系统中主要功能模块的工作原理及其实现算法；3. 掌握软件模块设计技能；熟悉并能较好地利用软件开发环境独立编程、调试和分析程序运行情况，逐渐形成创新思维和从事系统软件的研究和开发能力。
二、实验正文实验1：实验环境的使用1.1实验目的：1.熟悉操作系统集成实验环境OS Lab 的基本使用方法。
2.练习编译、调试EOS 操作系统内核以及EOS 应用程序。
1.2实验内容：1.启动OS Lab2.学习OS Lab 的基本用法● 新建 Windows 控制台应用程序项目（1）在“文件”菜单中选择“新建”，然后单击“项目”。
（2）在“新建项目”对话框中，选择项目模板“控制台应用程序(c)”。
（3）在“名称”中输入新项目使用的文件夹名称“oslab ”。
（4）在“位置”中输入新项目保存在磁盘上的位置“C:\test ”。
（5）点击“确定”按钮。
● 生成、执行项目●3.EOS 内核项目的生成和调试● 新建 EOS 内核项目并按F7生成项目● 调试项目● 查看软盘镜像文件中的内容、EOS SDK （Software Development Kit ）文件夹4.EOS 应用程序项目的生成和调试● 新建 EOS 应用程序项目● 修改 EOS 应用程序项目名称使用断点中断执行查看变量的值5.退出OS Lab6.保存EOS内核项目1.3思考与练习●在实验1中，生成EOS SDK文件夹的目的和作用是什么？答：SDK文件夹中提供了开发EOS应用程序需要的所有文件。
debug文件夹是在使用debug配置生成项目时生成的，其中存放了调试版本的EOS二进制文件。
系统时钟报告
系统时钟报告一、设计思路：要设计一个时钟，首先是采用1KHZ的频率的晶振，然后将其分频为1HZ的时钟，既每计数一次就是1s钟。
显示时钟采用计数的方法，将每一次时钟的变化分成两种计数模式，如秒计数就是secl和sech，当secl<9时，来一个脉冲相加一次，当secl==9时，来一个脉冲sech开始加1.同时secl重新开始计数。
其他的类同。
调节时钟是采用设置s1和s2，既每按一次s1或s2,对应的分钟或时钟开始加1个单位。
设置闹钟，就是采用在输入上设置需要定时的时间，然后当时钟计数到对应的时刻，就开始响。
二、时钟模块：Clk:系统时钟Clk_1:分频下来的时钟1HZReset：系统复位houl：输出时的个位houh：输出时的十位secl：输出秒的个位sech：输出秒的十位minl：输出分的个位minh：输出分的十位hou1：输入设置闹钟的时的个位hou2：输入设置闹钟的时的十位min1:输入设置闹钟的分得个位min2：输入设置闹钟的分的十位alarm：是否调节闹钟beep：输出的闹铃标志，用于驱动闹钟s1：调节时钟分，每按下一次分钟自动累加一次s2：调节时钟小时，每按下一次小时自动累加一次count：用于计数分频count1：用于计数显示时钟（因为时钟的显示需要一个触发信号）disp：时钟的硬件计数表示seg：数码显示时钟三、设计代码：moduleclock(clk,reset,houl,houh,secl,sech,minl,minh,hou1,hou2,min1,min2,alarm,beep,s1,s2 );input clk,reset;input alarm;input [3:0] hou1,hou2,min1,min2;input s1,s2;output [3:0] houl,houh,secl,sech,minl,minh;output beep;reg [6:0] seg;reg [3:0] disp;reg [2:0] sel;reg [3:0] houl,houh,secl,sech,minl,minh;integer count;reg clk_1;reg beep;reg [2:0] count1;//========端口声明always @(posedge clk)beginif(count==9999) begincount<=0;clk_1=~clk_1;endelsecount<=count+1;end//===================分频得到1hz的时钟always @(posedge clk_1 or negedge reset)beginif(!reset) beginhoul<=4’b0000;minl<=4’b0000;houh<=4’b0000;minl<=4’b0000;minh<=4’b0000;secl<=4’b0000;sech<=4’b0000;endelsebeginif(secl<4'b1001)secl<=secl+1;elsesecl<=4’b0000;if(sech<4'b0101)sech<=sech+1;else beginsech<=4’b0000;if(minl<4'b1001)minl<=minl+1;elseminl<=4’b0000;if(minh<4'b0101)minh<=minh+1;elseminh<=4’b0000; beginif(houh<2'b01)beginif(houl<4'b1001)houl<=houl+1;else beginhoul<=4’b0000;houh<=houh+1;endendif(houh==4'b0010)beginif(houl<4’b0100)houl<=houl+1;elsehoul<=4’b0000;endendendendend //==========时钟计数always @(posedge clk_1)begincount1<=count1+1;case(count1)3'b000:begin disp=minh; end3'b001:begin disp=minl; end3'b010:begin disp=houh; end3'b011:begin disp=huol; end3'b100:begin disp=secl; end3'b101:begin disp=sech; end endcasecase(disp)4'b0000:seg=7'b1000000;4'b0001:seg=7'b1111001;4'b0010:seg=7'b0100100;4'b0011:seg=7'b0110000;4'b0100:seg=7'b0011001;4'b0101:seg=7'b0010010;4'b0110:seg=7'b0000010;4'b0111:seg=7'b1111000;4'b1000:seg=7'b0000000;4'b1001:seg=7'b0010000;endcaseend//============时钟显示always @(posedge clk)beginif(!s1)beginif(minl<4’1001)minl<=minl+1;else beginminh<=minh+1;minl<=minl+1;if(minh==4’0101)minh<=4’0000;endendif(!s2)beginif(houl<4’1001)houl<=houl+1;else beginhouh<=houh+1;houl<=4’b0000;if(houh==4’0010)houh<=4’b0000;endendendalways @(sel)if(alarm)beginif((houl==hou1)&&((houh==hou2)&&(minl==min1)&&(minh==min2))beep<=1;elsebeep<=0；仿真波形。
操作系统课程设计实验报告
操作系统课程设计实验报告实验名称：统计进程的时间实验类型：综合型学生姓名：Xx专业：计算机科学与技术学号：200820201310指导老师：XX 实验日期:2010年9月1日至2010年9月10日一、实验目的学习Linux系统中时钟与定时器原理。
分析理解Linux内核时间的实现机制。
分析比较ITIMER_REAL、ITIMER_VIRTUAL、ITIMER_PROF。
学习理解内核中各种定时器的实现机制。
掌握操作定时器的命令，掌握定时器的使用。
二、实验内容统计进程运行时在用户模式、内核模式及总的运行时间。
需要使用三种定时器来测量进程的处理器使用率，同时使用signal机制建立信号处理程序，记录和统计进程的实际的、虚拟的和活跃的三种时间。
三、操作方法和实验步骤1、了解相关Linux指令的使用，如gcc的使用。
2、仔细阅读第九章《时钟与定时器》，了解有关定时器工作原理、相关结构体和使用到的一些重要函数。
A、定时器分为以下三种：ITIMER_REAL：这种定时器使用实时计数，定时到达时会给进程发送一个SIGALRM 信号。
ITIMER_VIRTUAL：这种定时器在进程在用户模式计，当计时到达时，发送SIGVTALRM信号。
ITIMER_PROF：这个定时器时进程在用户模式和核心模式的时候都计时。
当定时到达时，会发送SIGPROF信号。
B、用到的相关结构体：Struct itimerval{Struct timeval it_interval;Struct timeval it_value;}；Struct timeval{Long tv_sec;Long tv_usec;｝；C、涉及到的相关重要函数信号安装函数signal()，其返回值是指定信号前一次的处理函数，若错误时，则返回错误代码SIG_ERR；信号发送函数raise()：用于向自身发送信号，调用成功时返回0，出错时返回-1；信号发送函数setitimer()：用于设置定时器；信号发送函数getitimer()：用于到定时器状态。
操作系统课程设计报告
实践课设计报告课程名称操作系统课程设计模拟设计内存管理中的地址题目转换（动态分区、页式十进制）学院班级学号姓名指导教师年月日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 模拟设计内存管理中的地址转换（动态分区、页式十进制）初始条件：1．预备内容：阅读操作系统的内存管理章节内容，理解动态分区、页式、段式和段页式存储管理的思想及相应的分配主存的过程。
2．实践准备：掌握一种计算机高级语言的使用。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1．下列内部存储器管理中地址转换，在完成指定存储管理技术中的地址转换基础上还可以选择其它内部存储器管理中的地址转换进行模拟设计并实现：⑴动态分区方案，用最先适用算法对作业实施内存分配，然后把作业地址空间的某一逻辑地址转换成相应的物理地址。
能够处理以下的情形：输入某一逻辑地址，程序能判断地址的合法性，如果合法，计算并输出相应的物理地址。
如果不能计算出相应的物理地址，说明原因。
⑵页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十进制表示。
⑶页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（八进制）。
能够处理以下的情形：输入某一八进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用八进制表示。
⑷页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换（十六进制）。
能够处理以下的情形：输入某一十六进制逻辑地址，能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示“地址非法”；物理地址用十六进制表示。
⑸段式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
能够处理以下的情形：指定内存的大小，进程的个数，每个进程的段数及段大小；能检查地址的合法性，如果合法进行转换，否则显示地址非法的原因。
⑹段页式存储管理中逻辑地址到物理地址的转换。
操作系统课程设计报告
semop(semid_daugter, &sem_tmp,1); set_sembuf_struct(&sem_tmp, 0, 1, 0);/*1*/ semop(semid_mutex, &sem_tmp,1); return 0; }
模块二：father 流程图：
/*生产者:father.c*/ #include <sys/types.h> #include <sys/ipc.h> #include <sys/shm.h> #include <sys/sem.h> #include <errno.h> #include <string.h> #define SHMKEY 9075 /*共享存储区的键*/ #define SEMKEY_SON 9085 #define SEMKEY_DAUGTER 9086 #define SEMKEY_PLATE 9087 #define SEMKEY_MUTEX 9088 /*信号量数组的键*//*注意:上面的 键在系统中必须唯一*/ #define BUFF_LEN 5 /*缓冲区可以存放5个水果*/ #define PRODUCT_LEN 32 /*每种水果是一个字符串:<=32字符*/ /*下面的P,V是对系统调用的简单封装*/ int P(int semid) { struct sembuf p_buf; p_buf.sem_num = 0; p_buf.sem_op = -1; p_buf.sem_flg = 0; if(semop(semid, &p_buf, 1)==-1)/*semop参见课件ppt*/
时，可以根据用户要求，对其删除或者保留，以及对信号 量的初始化；father的功能：将苹果放入缓冲区，并将缓 冲区可放水果个数（semid_plate）减一，同时唤醒女儿， 告诉她，有苹果可吃；mother功能：将橘子放入缓冲区， 并将缓冲区可放水果个数（semid_plate）减一，同时唤醒 儿子，告诉他，有橘子可吃；daugter功能：吃盘中的一 个苹果之后，将其对应信号量减一（semid_daugter），吃 完之后，盘中可放的水果数加一，表明可再放一个水果； son功能：吃盘中的一个橘子之后，将其对应信号量减一 （semid_son），吃完之后，盘中可放的水果数加一，表明 可再放一个水果。 （流程图见各模块中）
操作系统课程设计报告
《操作系统课程设计》一、课程设计目的1、进程调度是处理机管理的核心内容。
2、本设计要求用C语言编写和调试一个简单的进程调度程序。
3、通过设计本可以加深理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法的具体实施办法。
二、课程设计主要内容1、项目名称设计一个有 N个进程共行的进程调度程序2、实验设备及环境：软件要求：WINDOWS NT 系列操作系统，VC、VB、TURBO C等多种程序设计开发工具。
硬件要求：P4 2.0以上CPU、256M、40G硬盘。
3、课程设计类型综合设计型4、课程设计内容与要求1）进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法。
2）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。
3）进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为地指定（也可以由随机数产生）。
进程的到达时间为进程输入的时间。
进程的运行时间以时间片为单位进行计算。
4）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。
5）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来表示。
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，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达所需要的运行时间，也就是进程还需要继续运行，此时应将进程的优先数减1（即降低一级），然后把它插入就绪队列等待CPU。
6）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。
7）重复以上过程，直到所要进程都完成为止。
5、课程设计方法及步骤1）充分了解各项设计要求。
深入理解有关进程控制块、进程队列的概念，并体会和了解最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）和先来先服务算法的具体实施办法。
《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。
Clock 及改进 Clock置换算法实现
回到磁盘上；但如果该页未被修改过，则不必将它拷回磁盘。在改 进型 Clock 算法中，除须考虑页面的使用情况外，还须在增加一个 因素，即置换代价，这样 页面换出时，既要是未使用过的页面，又 要是未被修改过的页面。把同时满足这两个条件的页面作为首选淘
} else{
Inside[count] = Page[num]; count++;
5
for(int i=0 ; i <A; i++) cout<<"物理块"<<i<<"#中内容:"<<Inside [i]<<endl;
} } （2）改进 Clock 置换算法实现 void LCLOCK(int num){
3
汰的页面。由访问位 A 和修改位 M 可以组合成下面四种类型的页面: 1 类（A=0，M=0）：表示该页最近既未被访问，又未被修改，是最 佳淘汰页。 2 类（A=0，M=0）：表示该页最近未被访问，但已被修改，并不是 很好的淘汰页。 3 类（A=1，M=0）：表示该页最近已被访问，但未被修改，该页有 可能在被访问。 4 类（A=1，M=1）：表示该页最近已被访问且被修改，该页可能再 被访问。， 执行过程：① 从查寻指针当前位置起扫描内存分页循环队列，选 择 A=0 且 M=0 的第一个页面淘汰；若未找到，转② ② 开始第二轮扫描，选择 A=0 且 M=1 的第一个页面淘汰，同时将 经过的所有页面访问位置 0；若不能找到，转① 四、程序代码分析 （1）Clock 置换算法代码实现 void CLOCK(int num){
操作系统课程设计报告
xxxx《操作系统原理》课程设计报告学院:电气与信息工程学院专业班级: xxxx学生姓名: xxx 学号: xxxxxxxx设计地点（单位）___ ______ x____ __ __ __设计题目:____ __ 微型操作系统的设计________________ 完成日期： 2011 年 6 月 17 日指导教师评语: ______________________ _________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________成绩（五级记分制）:______ __________指导教师（签字）:________ ________xxxx设计题目：微型操作系统的设计教研室主任：指导教师：年月日摘要操作系统是一种对计算机硬件资源和软件资源，进行管理的软件。
本学期通过对《操作系统原理》这门课程的学习，对操作系统相关知识有了更进一步的认识。
为了检验与巩固所学习到的知识，要求设计一个微型操作系统能够完成引导操作系统运行，实现实模式到保护模式的转换和加载操作系统内核。
完成本次课程设计，首先，必须配置操作系统编写的所需的环境，包括虚拟机的建立和相应环境建立。
然后，能应用NASM编辑器，还需要一款将汇编指令转换为二进制指令的工具。
关键词：操作系统实模式保护模式虚拟机 NASM目录摘要 (I)1 需求分析 (1)1.1功能需求分析 (1)1.2开发及运行环境需求分析 (2)1.2.1 开发环境 (2)1.2.2 运行环境 (2)2系统设计 (4)2.1 引导程序和模式切换功能设计 (4)2.2 内核设计 (6)2.3 映像文件的设计 (7)3系统测试 (8)4总结 (10)5 致谢 (11)参考文献 (12)1 需求分析本节将从功能的需求分析、开发及运行环境的需求分析进行阐述需求。
操作系统课程实验报告
操作系统课程实验报告一、实验目的操作系统是计算机系统中最为关键的软件之一，它负责管理计算机的硬件资源和软件资源，为用户提供一个良好的工作环境。
通过操作系统课程实验，旨在深入理解操作系统的基本原理和功能，提高对操作系统的实际操作能力和问题解决能力。
二、实验环境本次实验使用的操作系统为Windows 10 和Linux（Ubuntu 1804），开发工具包括 Visual Studio Code、gcc 编译器等。
三、实验内容（一）进程管理1、进程创建与终止在 Windows 系统中，使用 C+＋语言创建多个进程，并通过进程句柄控制进程的终止。
在 Linux 系统中，使用 fork(）系统调用创建子进程，并通过 exit(）函数终止进程。
2、进程同步与互斥使用信号量实现进程之间的同步与互斥。
在 Windows 中，利用CreateSemaphore(）和 WaitForSingleObject(）等函数进行操作；在Linux 中，通过 sem_init(）、sem_wait(）和 sem_post(）等函数实现。
（二）内存管理1、内存分配与释放在 Windows 中，使用 HeapAlloc(）和 HeapFree(）函数进行动态内存的分配与释放。
在 Linux 中，使用 malloc(）和 free(）函数完成相同的操作。
2、内存页面置换算法实现了几种常见的内存页面置换算法，如先进先出（FIFO）算法、最近最少使用（LRU）算法等，并比较它们的性能。
（三）文件系统管理1、文件创建与读写在 Windows 和 Linux 系统中，分别使用相应的 API 和系统调用创建文件，并进行读写操作。
2、目录操作实现了目录的创建、删除、遍历等功能。
四、实验步骤（一）进程管理实验1、进程创建与终止（1）在 Windows 系统中，编写 C+＋程序，使用 CreateProcess(）函数创建新进程，并通过 TerminateProcess(）函数终止指定进程。
定时闹钟 课程设计
河海大学常州校区物联网工程学院单片机课程设计实验报告题目定时闹钟专业班级自动化二班指导教师黄皎学号1162510212姓名樊新月日期2014/01/07摘要：本系统采用MSC-51系列单片机以AT89S51为中心器件来设计定时闹钟。
定时闹钟是采用单片机控制电路实现对时、分、秒数字显示的计时装置。
在这次设计中，采用LED数码管滚动显示时、分、秒，以24小时计时方式，根据数码管动态显示原理来进行显示，用12MHz的晶振产生振荡脉冲，定时器计数。
在此次设计中，电路除具有显示时间的其本功能外，还可以实现对时间的调整和对闹钟时间的调整。
在提高模块，还可以通过串口通信，实现电脑对实验箱的控制。
关键词：AT89S51 数码管动态显示串口通信键盘AbstractThe system USES the MSC - 51 series microcontroller to AT89S51 a s the center device to design timing alarm clock. Timing alarm clock is using single-chip microcomputer control circuit to realize clock, minutes and seconds digital display timing device. In this design, usi ng LED digital tube rolling shows, minutes and seconds, with 24 ho urs time way, according to the principle of dynamic display of digital tube to display, with 12 MHZ of crystal oscillator produce oscillatio n pulse, the timer count. In this design, circuit in addition to display t he time the function outside, still can realize the time adjustment and the adjustment of the alarm clock time. On improving the module, b ut also through the serial communication to realize the experimentalbox, computer control.Keywords: AT89S51; keyboard.Dynamic digital tube display, serial communication control目录第一章设计任务 (5)1.1 设计背景及意义 (5)1.2 设计目的 (5)1.3 设计环节及进程安排 (6)第二章系统硬件设计及实现 (7)2.1硬件系统概述 (7)2.2 硬件系统框图 (7)第三章课程总结 (11)参考文献 (13)附录 (14)第一章设计任务1.1 设计背景及意义单片计算机即单片微型计算机。
操作系统实验报告（clock算法）
操作系统实验报告（clock算法）第一篇：操作系统实验报告(clock算法)实验四页面置换算法一、实验目的本实验主要对操作系统中请求分页式内存管理及其应用的一些关键算法进行模拟。
学生通过设计与实现Clock算法，能够加强对相应理论的理解，并对了解操作系统内部的基本处理原理与过程也有很多益处。
二、实验要求基本要求：描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
1）初始化：输入作业可占用的总页框数，初始化置空。
2）输入请求序列：输入一个作业页号访问请求序列，依次占用相应页框，直至全部占用； 3）Clock算法：当页框全部占用后，对于后续新的页号访问请求，执行Clock算法，淘汰1个页面后装入新的页号。
4）显示当前分配淘汰序列：显示淘汰的页号序列。
描述Clock算法的基本原理、必要的数据结构、算法执行流程图、编码实现。
三、实验内容1)基本原理时钟页面置换算法是把所有的页面都保存在一个类似钟面的环形链表中，一个表针指向最老的页面，如图所示。
当发生缺页中断时，算法首先检查表针指向的页面，如果它的R 位是0就淘汰该页面，并把新的页面插入这个位置，然后把表针前移一个位置；如果R位是1就清除R位并把表针前移一个位置，重复这个过程直到找到了一个R位为0的页面为止。
2)算法流程设计主函数流程: STEP1:输入分配的页框数，页面访问次数和要访问的页面号序列STEP2:内存页面初始化。
内存中页面的数据结构为单循环链表，含有页号值yehao和访问位值a。
开始时页号均为-1，访问位为0.STEP3：测试数据。
具体算法是依要访问的页面号，调用find()函数查找是否已经存在于内存中。
若存在，则修改其访问位为1.若不存在，触发缺页中断，调用tihuan()函数。
最后，打印当前内存状态。
如此循环直至测试串都访问完毕。
3)主要函数实现a)Makenode(double)函数：用于初始化一个节点。
b)Find（double）函数：依据输入的页号，查询内存中是否已存在此页面。
定时闹钟设计 课程设计报告
按时闹钟设计之马矢奏春创作摘要：本设计目的是利用单片机设计制作一个简易的按时闹铃时钟,可以放在宿舍或教室使用,在夜晚或黑暗的场所也可以使用.可以设置现在的时间以及闹铃的时间而且显示出来,若时间到则发出一阵声响.本次设计的按时闹钟在硬件方面就采纳了AT89C52芯片,用6位LED数码管进行显示.LED用P0口进行驱动,采纳的是静态扫描显示,能够比力准确显示时时—分分—秒秒.通过五个功能按键可以实现对时间的修改、按时和闹铃终止,闹钟设置的时间到时蜂鸣器可以发作声响.在软件方面用C51编程.整个按时闹钟系统能完成时间的显示,调时和设置闹钟、停止响铃等功能,并经过系统仿真后获得了正确的结果.关键词：按时闹钟；蜂鸣器；AT89C52；74HC245；目录第1章绪论11.2.1设计要求：11.2.2设计任务：1第2章系统总体设计2系统设计需求总体设计方案第3章系统硬件设计43.2.3 74HC245芯片7??????LED显示模块????????按键模块??第4章系统软件设计11第5章系统测试13??测试环境??????测试步伐??????测试环境的构建??结论15致谢16参考文献17附录18第1章绪论本次课程设计的主题是按时闹钟,其基础部份是一个数字钟.电路系统由秒信号发生器、“时、分、秒”计数器、显示器组成.其中秒信号发生器是整个系统的时基信号,它直接决定计时系统的精度,这里用51单片机的按时器来实现.利用按时器获得每一秒的时刻,然后在法式中,我们就可以给秒进行逐秒赋值,满60秒则进位为1分,满60分则进位为1小时,满24小时则时间重置实现一天24小时的循环.译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态送到七段显示译码器译码,通过一个六位八段数码管显示出来.这里利用51单片机的相关知识,来实现电子闹钟的相关功能.实验使用了AT89C52、74HC245等芯片,通过单片机的P0、P3管脚来驱动数码管显示出相应的时刻.本文将讲述AT89C52、74HC245等芯片的基本功能原理,偏重点介绍该电子闹钟的设计.1.2.1设计要求：使用6位七段LED显示器来显示现在的时间；显示格式为“时时分分秒秒”；具有4个按键来做功能设置,可以设置现在的时间及显示闹铃设置时间；时间到则发出一阵声响,可通过按键复位；对单片机系统设计的过程进行总结,认真书写课程设计陈说并按时上交.1.2.2设计任务：利用51单片机结合七段LED显示器设计一个简易的按时闹铃时钟,可以放在宿舍或教室使用,由于用七段LED显示器显示数据,在夜晚或黑暗的场所也可以使用.可以设置现在的时间及显示闹铃设置时间,若时间到则发出一阵声响.论文分别叙述从硬件和软件上实现该设计的过程.第2章为总体设计方案.第3章主要介绍设计实现需要解决的硬件问题.依次介绍所使用的各种硬件的使用方法,并附上仿真电路图和文字说明.第4章从软件的角度说明实现该设计需要解决的问题.第2章系统总体设计系统要求实现以下功能：1．当电源接通时,系统能正确显示以后时间.2．以后时间与实时时间有误差时,可以通过键盘调整以后时间.3．系统允许进行闹钟设置,开启闹钟功能时,当设置的闹钟时间与以后时间一致的时候,系统通过蜂鸣器发出警报声而且可以通过按键停止.功能组成：本次设计中的计时功能很容易实现,难点在于时钟功能和闹钟功能的切换和时间的设置.该电子闹钟设计对51单片机按时器0装初值,使其初值对应50ms,按时器0的中断次数达到20次就刚好为1s,当秒部份计数到60时置零,并向分部份进一；当分部份计数到60时置零,并向时部份进一,那时部份计数到24时置零,从而满足时钟的正常工作.在设计过程中,我发现通过4个按键来完成一个闹钟的基础功能虽然可以实现,可是用户用起来就会很麻烦,因为有的键必需有多种功能和分歧的触发方式,我认为可以增加少许按键来方便用户快速了解到我们的闹钟是如何进行控制的.所以本次设计设置5个键依次对其进行“时间校准”、“闹钟设置”、“秒分时切换/终止警报”、“加1按钮”、“减1按钮”.“秒分时切换/终止报警”键在调时状态中,起时分秒切换的作用,在非调试状态下,起闹钟终止的作用.当用户按下“时间校准”的按钮后,法式会关闭T0按时器,之后时钟停止工作,此时数码管会显示以后静止的时间,说明已经进入时间校准的界面了.在完成时间校准后,翻开T0按时器,时钟会在设置好的时间上继续工作走秒.当用户按下“闹钟设置”按钮后,会将以后时间复制出来提供给按时界面,注意此时我们的时钟仍然在继续工作,只是数码管显示的是按时模式的静止时间.当设置好后,此时用户设置的时间只要没有触发过闹铃,再次按“闹钟设置”按钮就能检查并修改,即闹钟会保管下用户最后一次未被触发的闹钟时间.当正常工作的时钟时刻达到了预设的闹铃时刻,蜂鸣器发出警报声,屏幕会闪烁并显示以后时间.考虑到用户可能已经被提醒而不想继续被闹铃声干扰,还提供了一个能够终止闹铃的功能,此功能与“时分秒切换”功能共用同一按键,按下后时钟继续正常工作,且闹钟功能又可以重新设置.本设计在Keil编程环境下,使用C语言进行编程的编纂.编纂胜利后,通过仿真软件Proteus进行仿真测试.LED显示屏×1主控芯片：AT89C52闹钟提示：蜂鸣器人机交互：按键×5晶振：12KHz×1排阻：RESPACK8×1电容：10nf×2总线收发器：74HC245×2第3章系统硬件设计系统硬件模块主要分为以下几个模块：1．主控模块：控制其他子模块.2．时钟模块：为系统提供实时时间.3．显示模块：显示系统时间信息.4．按键模块：用户通过按键进行人机交互,修改实时时间、设置闹钟时间和终止闹钟报警. 5．闹钟模块：在所设闹钟时间发出警报声.(1).AT89C52简介AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash 只读法式存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS51指令系统,片内置通用8位中央处置器和Flash 存储单位,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用.AT89C52有40个引脚,32个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2个外中断口,3个16位可编程按时计数器,2个全双工串行通信口,2 个读写口线,AT89C52可以依照惯例方法进行编程,也可以在线编程.其将通用的微处置器和Flash存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发本钱.AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式,以适应分歧产物的需求.AT89C52引脚图如图3.2.1：(2).工作原理AT89C52为8 位通用微处置器,采纳工业标准的C51内核,在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同,其主要用于会聚调整时的功能控制.功能包括对会聚主IC 内部寄存器、数据RAM及外部接口等功能部件的初始化,会聚调整控制,会聚测试图控制,红外遥控信号IR的接收解码及与主板CPU通信等.主要管脚有：XTAL1（19 脚）和XTAL2（18 脚）为振荡器输入输出端口,外接12MHz 晶振.RST/Vpd（9 脚）为复位输入端口,外接电阻电容组成的复位电路.VCC（40 脚）和VSS（20 脚）为供电端口,分别接+5V电源的正负端.P0~P3 为可编程通用I/O 脚,其功能用途由软件界说,在本设计中,P0 端口（32~39 脚）被界说为N1 功能控制端口,分别与N1的相应功能管脚相连接,13 脚界说为IR输入端,10 脚和11脚界说为I2C总线控制端口,分别连接N1的SDAS（18脚）和SCLS（19脚）端口,12 脚、27 脚及28 脚界说为握手信号功能端口,连接主板CPU 的相应功能端,用于以后制式的检测及会聚调整状态进入的控制功能.P0 口:P0 口是一组8 位漏极开路型双向I/O 口, 也即地址/数据总线复用口.作为输出口用时,每位能吸收电流的方式驱动8 个TTL逻辑门电路,对端口P0 写“1”时,可作为高阻抗输入端用.在访问外部数据存储器或法式存储器时,这组口线分时转换地址（低8 位）和数据总线复用,在访问期间激活内部上拉电阻.在Flash编程时,P0 口接收指令字节,而在法式校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻.P1 口:P1 是一个带内部上拉电阻的8 位双向I/O 口, P1 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路.对端口写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口.作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).与AT89C51 分歧之处是,P1.0 和P1.1 还可分别作为按时/计数器2 的外部计数输入（P1.0/T2）和输入（P1.1/T2EX）,Flash 编程和法式校验期间,P1 接收低8 位地址.P2 口:P2 是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路.对端口P2 写“1”,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平,此时可作输入口,作输入口使用时,因为内部存在上拉电阻,某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流(IIL).在访问外部法式存储器或16 位地数据存储器（例如执行MOVX @DPTR 指令）时,P2 口送出高8 位地址数据.在访问8 位地址的外部数据存储器（如执行MOVX@RI 指令）时,P2 口输出P2锁存器的内容.Flash编程或校验时,P2亦接收高位地址和一些控制信号.P3 口:P3 口是一组带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口.P3 口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4 个TTL 逻辑门电路.对P3 口写入“1”时,它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口.此时,被外部拉低的P3 口将用上拉电阻输出电流（IIL）.P3 口除作为一般的I/O 口线外,更重要的用途是它的第二功能P3 口还接收一些用于Flash闪速存储器编程和法式校验的控制信号.RST:复位输入.当振荡器工作时,RST引脚呈现两个机器周期以上高电平将使单片机复位.ALE/PROG:当访问外部法式存储器或数据存储器时,ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8 位字节.一般情况下,ALE 仍以时钟振荡频率的1/6 输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于按时目的.要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE 脉冲.对Flash存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲（PROG）.如有需要,可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH 单位的D0 位置位,可禁止ALE 把持.该位置位后,只有一条MOVX 和MOVC指令才华将ALE 激活.另外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部法式时,应设置ALE 禁止位无效.PSEN:法式贮存允许（PSEN）输出是外部法式存储器的读选通信号,当AT89C52 由外部法式存储器取指令（或数据）时,每个机器周期两次PSEN 有效,即输出两个脉冲.在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号.EA/VPP:外部访问允许.欲使CPU 仅访问外部法式存储器（地址为0000H—FFFFH）,EA 端必需坚持低电平（接地）.需注意的是：如果加密位LB1 被编程,复位时内部会锁存EA端状态.如EA端为高电平（接Vcc端）,CPU 则执行内部法式存储器中的指令.Flash存储器编程时,该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp,固然这必需是该器件是使用12V编程电压Vpp.XTAL1:振荡器反相放年夜器及内部时钟发生器的输入端.XTAL2:振荡器反相放年夜器的输出端.利用芯片内部的振荡电路,在XTAL1、XTAL2的引脚上外接按时元件,内部振荡器便能发生自激振荡.按时元件可以采纳石英晶体和电容组成的并联谐振电路,如图3.2.2所示.晶振可以在1.2～12MHZ之间任选,甚至可以达到24MHz,可是频率越高功耗也就越年夜.和晶振并联的电容C1、C2的年夜小对振荡频率有微小影响,可以起到频率微调作用.时钟电路如图3.2.2：3.2.3 74HC245芯片电路中用74HC245芯片充任总线收发器,作用是放年夜信号,它具有典范的CMOS型三态缓冲门电路.由于单片机或CPU的数据/地址/控制总线端口都有一定的负载能力,如果负载超越其负载能力,一般应加驱动器.引脚界说：1引脚DIR：未输入输出端口转换用,当它为高电平“1”时,信号由“A”端口输入“B”端口输出；当它为低电平“0”时,信号由“B”端口输入“A”端口输出.29引脚：“A”端口输入输出端,每个端口与“B”端口对应.1118引脚：“B”端口输入输出端,每个端口与“A”端口对应.10引脚：GUD,电源地.20引脚：VCC,电源正极.74HC245引脚图如图3.2.3（1）：图3.2.3（1）仿真电路图如图3.2.3（2）：图3.2.3（2）3.3 LED显示模块本次课程设计采纳了6位数码管显示电路.在6位LED显示时,为了简化电路,降低本钱,采纳静态显示的方式, 6个LED显示器共用一个8位的I/O, 6位LED数码管的位选线分别由相应的P2. 0～P2. 5控制,而将其相应的段选线并联在一起,由一个8位的I/O口控制,即P0口.译码显示电路将“时”、“分”、“秒”计数器的输出状态经七段显示译码器译码,通过6位LED七段显示器显示出来.达到按时电路时根据计时系统的输出状态发生脉冲信号,然后去触发音频发生器实现闹铃.校时电路时用来对“时”、“分”、“秒”显示数字进行校对换整的.LED仿真电路图如图3.3：图3.4 按键模块按键模块共设置了五个按键,功能分别如下：(1).时间校准键“CLOCK”: 自锁开关,按下后进入校准设置,再次按下后退出.(2).闹钟设置键“ALARM CLOCK”: 自锁开关,按下后进入闹钟设置,再次按下后退出.另外可供用户对已经设置的闹钟时间进行检查或修改.(3). 秒分时切换/终止报警键“SWITCH/STOP”: 按钮开关,在按下“CLOCK”或“ALARM CLOCK”键时,为时分秒切换功能,默认是“秒”,再次按下是“分”,然后是“时”之后是“秒”,以此类推.在“CLOCK”或“ALARM CLOCK”键未按下时,为终止报警功能.(4).时间增加键“+”:按钮开关,可以在进入校准设置和闹钟设置后,进行加一把持.(5).时间减少键“”: 按钮开关,可以在进入校准设置和闹钟设置后,进行减一把持.按键模块仿真电路图如图3.4：闹铃指示设置有声和光两种形式.声音形式的关键元件是蜂鸣器.蜂鸣器有无源和有源两种,前者需要输入声音频率信号才华正常发声,后者则只需外加适当直流电源电压即可,本次设计我们使用的是后者.闹钟电路是用比力器来比力计时系统和按时系统的输出状态,如果计时系统和按时系统的输出状态相同,则发出一个脉冲信号,再和一个高频信号混合,送到放年夜电路驱动扬声器发声,从而实现按时闹响的功能.蜂鸣器仿真电路图如图3.5：第4章系统软件设计该部份主要分为实时时钟模块、LED显示模块、键盘中断模块、闹钟模块.实时时钟部份主要包括实时时间的读写,时间的修改.LED显示模块主要包括显示屏的初始化,显示的命令字.键盘中断模块包括各键的界说和作用,按键的消抖,各按键跳转的子法式分配.闹钟模块包括闹钟时间的设置,以及对蜂鸣器启动和停止条件的设置和处置.主法式包括三个部份.一是主函数部份,负责系统的初始化把持；从中断服务取得实时时间；判断闹钟时间是否与实时时间相等并在相等时发出警报声.第二部份是按时中断部份,分两种情况：负责处置从中断服务获得的时间数据并送至LED显示缓冲显示,或者显示闹钟设置界面并显示闹钟时间的设置过程.第三部份是外部中断,主要界说5个按键的作用,分配每一个按键跳转的子法式.第三部份负责时间和日期的修改,闹钟时间的设置,停止蜂鸣器鸣叫的功能.断系统在单片机应用系统中起着十分重要的作用,是现代嵌入式控制系统广泛采纳的一种适时控制技术,能对突发事件进行及时处置,从而年夜年夜提高系统对外部事件的处置能力.正是有了中断技术,单片机才得以能够普及.因此,中断技术是单片机的一项重要技术,掌握中断技术能开发出灵活、高效的单机片应用系统.要让单机片停止以后的法式去执行其他法式,需要向它发出请求信号,CPU接收到中断请求信号后才华发生中断.让CPU发生中断的信号称为中断源（又称中断请求源）.单片机提供5个中断源,其中两个为外部中断请求源INT0（P3.2）和INT1（P3.3）,两个片内按时器/计数器T0和T1的溢出请求中断源TF0和TF1,1个片内串行口发送或接收中断请求源T1和R1.单片机内的CPU工作时,如果一个中断源向它发出中断请求信号,它就会发生中断.可是,如果同时有两个中断源发出中断请求信号,CPU就会优先接收级别高的中断请求源,然后再接收优先级别低的中断请求.表4.3.2列出5个自力中断请求源由其硬件结构决定的自然优先级排列顺序.表4.3.2 单片机中断源的自然优先级、入口地址及中断编号对应于单片机的5个自力中断源,应有相应的中断服务法式.这些中断服务法式有专门规定的寄存位置,即表4.3.2的中断入口地址.当有了中断请求后,CPU可以根据入口地址迅速找到中断服务法式并开始执行,年夜年夜提高执行效率.主法式见附录.第5章系统测试Proteus仿真模拟软件.（1）．在Proteus软件中绘制好按时闹钟仿真模拟电路图.（2）．将Keil编译器生成的.hex文件载入AT89C52芯片.（3）．在Proteus软件中,点击左下角的“play”按钮启动按时闹钟.如下图,“play”按钮在第一个.图5.3.1（3）仿真电路运行控制按钮详细测试内容如下：按时闹钟是否能正确显示时间；是否能正确显示闹钟设置时的界面；是否能正确显示时间调整时的界面.(1).显示时间点击“play”键之后,时钟系统开始走时,如图5.5.2（1）：图5.3.2（1）经测试,显示结果达到预期要求.(2).时间调整测试如果用户发现时间运行分歧毛病,要对时间进行修改和调整,就需要进入时间修改的界面.预期可以对时、分、秒进行调整和修改.系统能正确显示时间修改的界面.用户可以完成时间的修改.经测试,该部份运行正常.(3).闹钟设置测试在系统能正确显示时间之后,用户若想设置闹钟,可以通过按键完成闹钟时间的设置.设置时间到后蜂鸣器报警,按下“STOP”键后警报停止经测试,该部份能正常运行.结论：通过以上对仿真项目的全面测试,可知仿真部份运行正常.通过以上测试,证明本设计基本实现系统所有要求,即能够正确显示时间信息,能够对以后时间进行调整和修改,而且能够设定闹钟并在所设置的闹钟时间发出警报声,通过按键可以停止警报.结论该系统采纳单机片AT89C52作为核心芯片,结合一些其他外围设备,一起构成了一款能够显示时间而且能够对其进行修改和设置按时闹钟的按时闹钟系统.该系统采纳数码管显示屏,能够清晰显示时间信息,而且能够友好的引导用户进行时间的修改以及闹钟的设置.可以通过各个寄存地址对时间进行读写把持,即读取时间和修改时间.利用蜂鸣器为用户提供闹铃功能,能够在设按时间发出警报声提醒用户.采纳按键较少的自力式键盘供人机交互,把持简双方便.可以通过键盘修改时间,也可以设置闹铃时间和修改闹铃时间,另外,在闹铃时间与系统时间一致,蜂鸣器鸣叫时,可以通过按键中断警报声.总之,该按时闹钟系统完成了市场上一般闹钟应有的功能,能够显示时间和设置闹钟,可以给用户提供时间信息.该设计也存在一些缺点,就是实际生产时投入资金会比市场上一般闹钟价格昂贵,如果进行包装,价格还会上升一些.另外,外观不如市场销售的闹钟美观.致谢衷心感谢雷俊红老师的指导.参考文献[1] 李强,51系列单片机应用软件编程技术[M].北京：北京航空航天年夜学出书社,.4：134138.[2] 薛慧芳.MCS51单机片串行口的一口多用[J].南京化工年夜学学报（自然科学版）,1998,S1：8486.[3] 王东锋,王会良,董冠强.单机片C语言应用100例[M].北京：电子工业出书社,.3：218219,148152.[4] 楼然苗,李光飞.单片机课程设计指导（第2版）[M].北京：北京航空航天年夜学出书社,.1：285289.附录：系统电路图如下：系统电路图系统法式如下：#include<reg52.h>sbit btnTime = P1^0;sbit btnClock = P1^1;sbit btnSwitch = P1^2;sbit btnUp = P1^3;sbit btnDown = P1^4;sbit pin1 = P2^0;sbit pin2 = P2^1;sbit pin3 = P2^2;sbit pin4 = P2^3;sbit pin5 = P2^4;sbit pin6 = P2^5;sbit pinBuz = P2^6;unsigned char timer = 0,sec,min,hour,count = 0,s = 60,m = 60,h = 24,flag = 0; unsigned char code numbers[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; void delayMs(unsigned int k){unsigned int i,j;for(i = k;i>0;i)for(j = 110;j>0;j);}void timeChange(){sec++;if(sec == 60){sec = 0;min++;if(min == 60){min = 0;hour++;if(hour == 24)hour = 0;}}}void showTime(unsigned char zs,unsigned char zm, unsigned char zh){ pin1 = 1;P0 = numbers[zh/10];delayMs(5);pin1 = 0;pin2 = 1;P0 = numbers[zh%10]&0x7f;delayMs(5);pin2 = 0;pin3 = 1;P0 = numbers[zm/10];delayMs(5);pin3 = 0;pin4 = 1;P0 = numbers[zm%10]&0x7f;delayMs(5);pin4 = 0;pin5 = 1;P0 = numbers[zs/10];delayMs(5);pin5 = 0;pin6 = 1;P0 = numbers[zs%10];delayMs(5);pin6 = 0;}void setTime(){unsigned char st,mt,ht;if(btnTime == 0){delayMs(10);if(btnTime == 0){st = sec,mt = min,ht = hour;TR0 = 0;while(btnTime == 0){showTime(st,mt,ht);if(btnSwitch == 0){delayMs(10);if(btnSwitch == 0){while(!btnSwitch);count++;if(count == 3)count = 0;}}if(btnUp == 0){delayMs(10);if(btnUp == 0){while(!btnUp);switch(count){case 0:st++;if(st == 60)st = 0;break;case 1:mt++;if(mt == 60)mt = 0;break;case 2:ht++;if(ht == 24)ht = 0;break;default:;}}}if(btnDown == 0){delayMs(10);if(btnDown == 0){while(!btnDown);switch(count){case 0:if(st>0)st;elsest = 0;break;case 1:if(mt>0)mt;elsemt = 0;break;case 2:if(ht>0)ht;elseht = 0;break;default : ;}}}}TR0 = 1;sec = st,min = mt,hour = ht;}}showTime(sec,min,hour);}void setClock(){if(btnClock == 0){delayMs(50);if(btnClock == 0){if(flag == 0){s = sec;m = min;h = hour;}flag = 1;while(btnClock == 0){showTime(s,m,h);if(btnSwitch == 0){delayMs(10);if(btnSwitch == 0){while(!btnSwitch);count++;if(count == 3)count = 0;}}if(btnUp == 0){delayMs(10);if(btnUp == 0){while(!btnUp);switch(count){case 0:s++;if(s == 60)s = 0;break;case 1:m++;if(m == 60)m = 0;break;case 2:h++;if(h == 24)h = 0;break;default:;}}}if(btnDown == 0){delayMs(10);if(btnDown == 0){while(!btnDown);switch(count){case 0:if(s>0)s;elses = 0;break;case 1:if(m>0)m;elsem = 0;break;case 2:if(h>0)h;elseh = 0;break;default:;}}}}}}}void buzzer(){if((hour == h)&&(min == m)&&(sec == s)){int i;for(i = 1;i<30;i++){if(btnSwitch == 0){delayMs(20);if(btnSwitch == 0){break;}}pinBuz = 1;delayMs(450);showTime(sec,min,hour);pinBuz = 0;delayMs(300);showTime(sec,min,hour);}flag = 0;}}void init(){TMOD = 0x01;TH0 = (6553645872)/256;TL0 = (6553645872)%256;EA = 1;ET0 = 1;TR0 = 1;pinBuz = 0;}void main(){init();while(1){setTime();setClock();buzzer();}}void T0_ms() interrupt 1{TH0 = (6553645872)/256;TL0 = (6553645872)%256;timer++;if(timer == 20){timer = 0;timeChange();}}。
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西安电子科技大学
操作系统课程设计
(2016年度)
实
验
报
告
实验名称：Alarm-Clock
班级：1403018
姓名：张可心
学号：14030188030
一实验内容
源代码devices/timer.c中有一个timer_sleep()函数。
定义如图1所示
图1 timer_sleep()函数的定义
该函数的功能是让调用它的线程睡眠一段时间（ticks），然后唤醒。
事实上，品同时已经实现该函数，只是使用的是“忙等待”的方法。
任务要求：重新实现timer_sleep()函数，避免“忙等待”的发生，设计一种策略并实现。
二分析及设计
1. 阅读相关的源代码文件，并了解其中关键的数据结构和函数的含义：在xd/os/pintos/src/threads目录下的thread.h,thread.c文件，它们是有关线程初始化、阻塞、解除阻塞，线程调度等内容。
xd/os/pintos/src/devices/目录下的timer.h,timer.c文件，本实验要修改的timer_sleep()函数就在其中。
同时还要注意定时器中断的处理过程。
2. Thread.h中定义了一个结构体struct thread，这个结构体中用于存放线程的基本信息，如图2所示
图2线程的基本信息
3. Pintos中线程的状态有四种，在thread.h函数中的定义如图3
图 3 线程的状态定义
4.系统的驱动：驱动力为定时器中断函数，定时器中断频率在timer.h中定义如
图4所示
图4 定时器中断频率
由此可知一个定时器中断的时长大约为10ms，这里称为一个ticks。
5.中断处理过程
中断处理函数的调用过程如图5所示
图5中断处理函数的调用过程
原线程中这个timer_sleep函数执行过程是不断地循环检测这个函数执行以及执行过后等待时长是否小于cpu的时钟周期，如果是，则重复循环等待，直至等待时间大于等于ticks，则执行线程后续代码。
此方法的缺点是，函数不断循环试探，占用cpu。
设计方案从去掉循环测试时间开始，将在thread结构体中添加一个变量block_ticks（线程阻塞时间），来标记时间的变化。
当线程度过了ticks，就唤醒它，进入ready状态。
三详细实现
1 改造timer_sleep，如图6所示
图6 改造后的timer_sleep函数2改造thread结构体（thread.h），如图7所示
图7 改造后的thread.h
3定义block_check函数并调用,如图8所示
图8 定义的block_check函数四实验结果
图9 测试结果
五心得体会
本次实验是操作系统课程设计的第一次实验，通过这次实验，我学习了Linux操作系统的一些基本操作，了解了Pintos的部分相关知识，学会了如何更加高效的阅读代码，感觉收获很大。
参考文献
[1]黄伯虎，Alarm-Clock指导手册。
[2]网上相关代码资料等。