课程名称计算机操作系统实验

一、课程名称：计算机操作系统实验

（一）本课程实验总体介绍

1、本课程上机实验的任务：

通过该实验真正认识多进程、多线程、微核、死锁、文件系统、缓存等概念及实现原理；在充分理解原理和算法的基础上，发挥学生自我创造力，鼓励并创造机会让学生提出新的算法或实现。

2、本课程上机实验简介：

分为课程实验和课程设计两大部分。

课程实验通过应用层编程调用系统接口加深对进程、内存、文件和设备等功能的理解。具体为实验1－4。课程设计通过对Linux核心源代码的实例分析和设计掌握系统设计的原理和方法。具体为实验5－12。

3、本课程适用专业：

计算机相关专业。

4、本课程上机实验涉及核心知识点：

核心知识点：微核、系统调用、核心态与用户态、进程、线程、同步、互斥、并发、死锁、伙伴算法、文件及文件目录、I/O缓冲、调度算法、系统初始化、时钟中断等。

5、本课程上机实验重点与难点：

并发控制，内核代码的分析与设计。

6、本课程上机实验运用软件名称：

VC++编译环境, Source Insight分析器、gcc编译器,

7、总学时：

课程实验：16学时

课程设计：共8个课程设计，每个根据难度在8－20学时。

8、教材名称及教材性质（自编、统编、临时）：

名称：《LINUX操作系统分析与设计》

性质：自编

9、参考资料：

●计算机操作系统. 汤子瀛,西安电子科技大学出版社（第3版）

●《Linux设备驱动程序》第二版Alessandro Rubini & Jonathan Corbet编

著魏永明骆刚等译中国电力出版社2002年11月第一版。

●《Linux操作系统内核分析》陈莉君编人民邮电出版社第一版。

●《Linux操作系统内核实习》Gary Nutt 著机械工业出版社。

（二）包含实验项目基本信息

实验项目1

1、实验项目名称：

进程调度算法设计实践

2、实验项目的目的和任务：

目的：通过该实验，加深对多道系统中调度算法的认识。

任务：实现FIFO,RR（q=1）,SPN, SRT, HRRN, FB(去＝2i-1)六种调度算法。

并通过输入一组进程序列计算出每种算法的输出进程序列。

3、上机实验内容：

（1）实现主程序及六种调度算法。

（2）输入一组进程序列，对序列中的每一个进程，定义不同的优先级、总执行时间，用六种调度算法输出调度最终的排序结果。

序列例;

4、学时数：4

实验项目2

1、实验项目名称：

线程间同步与互斥

2、实验项目的目的和任务：

目的：通过多线程并发程序设计，掌握同步与互斥的设计方法。

任务：实现一个生产者、消费者的两线程同步算法。

3、上机实验内容：

（1）申请10个缓冲区。

（2）编制生产者线程：首先产生一个随机数，写入到一个缓冲区中。其次将该缓冲区置“满”标志。

（3）编制消费者线程：取一个“满”标志的缓冲区中数据，打印输出，然后将该缓冲区置“空”标志。

（4）添加相应的同步互斥控制代码。

4、学时数：4

实验项目3

1、实验项目名称：

内存分配与回收设计

2、实验项目的目的和任务：

目的：学习内存管理的实现原理。

任务：实现一个基于伙伴算法的内存分配回收算法，并通过输入一组内存请求与回收序列验证该算法执行情况。

3、上机实验内容：

（1）实现主程序及伙伴算法（设内存总量为1M）。

（2）用如下请求和释放序列验证该算法执行情况。

请求100k――>请求240k――>请求64k――>请求256k――>释放240k――>释放100k――>请求75k――>释放64k――>释放75k――>释放256k

试输出每次请求和释放动作产生后的内存状态。

4、学时数：4

实验项目4

1、实验项目名称：

文件复制

2、实验项目的目的和任务：

目的：掌握文件系统的系统调用的使用。

任务：产生两个文件A和B，并将这两个文件内容交叉复制到文件C中，并输出文件C的结果。

3、上机实验内容：

（1）产生一个1k的文件A，其内容为数字。

（2）产生一个1k的文件B，其内容为字母。

（3）以100字节为单位，将A、B两文件的内容交替复制到文件C中。最后输出C的结果。

4、学时数：4

实验项目5

1、实验项目名称：

Linux时间系统分析

2、实验项目的目的和任务：

通过对LINUX系统与时间有关的系统源代码分析，学习多任务系统中调度的核心事件时钟中断的实现原理，学习LINUX的内核机制以及内核时钟维护机制。

3、上机实验内容：

●编写一个拾取当前时间的应用程序，熟悉系统调用gettimeofday() 的使

用。

●分析\linux\kernel\time.c中的sys_gettimeofday()过程，说明时间是从何处

取得的，并给出分析流图。

●分析\linux\kernel\itimer.c中的sys_getitimer()和sys_setitimer()过程，给出

分析流图。

●分析\linux\arch\i386\kernel中的时钟中断处理过程do_timer_interrupt()和

\linux\kernel\中的timer_bh()过程，给出分析流图，解释时钟中断处理的