操作系统一个小型操作系统的设计及实现课程设计报告

南通大学计算机科学与技术学院操作系统课程设计报告

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操作系统模拟算法课程设计报告设计要求

将本学期三次的实验集成实现：

A.处理机管理；

B.存储器管理；

C.虚拟存储器的缺页调度。

设计流程图

主流程图

A.处理机调度

1)先来先服务FCFS

先来先服务算法流程

2)时间片轮转法

时间片轮转算法流程图

B.存储器管理(可变式分区管理）

1)首次适应法

分配流程图

首次适应算法回收流程图

2）最佳适应法回收内存流程

C.虚拟存储器的缺页调度

1)先进先出FIFO

2）LRU

实现原理

主界面

设计一个框架分别去链接处理机管理、存储器管理和缺页调度相关的程序。

A.处理机调度

1)先来先服务FCFS

（一）任务

先来先服务的调度算法实现处理机调度。

（二）要求

1.实现对FCFS算法的模拟实现

2.计算出该算法的平均作业周转时间、平均带权作业周转时间。

（三）原理

按作业到达CPU时间先后顺序进行非剥夺式调度，先到达CPU的作业先被执行。

（四）数据结构

struct task_struct

{

char name; /*进程名称*/

int number; /*进程编号*/

float come_time; /*到达时间*/

float run_begin_time; /*开始运行时间*/

float run_time; /*运行时间*/

float run_end_time; /*运行结束时间*/

int priority; /*优先级*/

int order; /*运行次序*/

int run_flag; /*调度标志*/

}tasks[MAX];

int fcfs()/*先来先服务算法*/

进程控制块结构

（五）实现方法

建立一个链表按照到达CPU的时间从小到大排列，只需从第一个作业（头结点）依次调度到最后一个作业（尾结点）。

（六）运行界面

测试数据：

B 0 9

C 0 3

执行FCFS算法如下：

2)时间片轮转法

（一）任务

只对进程的运行模拟，将其运行时间加一，判断要求运行时间与已运行时间是否相等，若相等则表示进程结束，进程退出调度，释放资源。

（二）要求

1.实现对RR算法的模拟实现

2.显示执行完一个时间片的结果。

（三）原理

时间片轮转算法中，系统将所有的就程序按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU分配给队首进程，并令其执行一个时间片。当执行的时间片用完时，调度程序停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾；然后，再把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。

（四）数据结构

temp->state='R'; //初始状态每个进程均为运行态

temp->allocation=0; //初始时进程均不占用cpu

num+=temp->need_time; //用num来限制循环的次数

（五）实现方法

处理器调度总是选择标志单元指示的进程运行。执行：

已运行时间+1

来模拟进程的一次运行，表示进程已经运行过一个单位的时间。当一个进程被选中运行时，必须设置该进程可以运行的时间片值，以及恢复进程的现场，让它占有处理器运行，直到出现等待事件或运行满一个时间片

进程运行一次后，应把该进程的进程控制块中的指针值送到标志单元，以指示下一个轮到运行的进程。同时，应判断该进程的要求运行时间与已运行时间，若该进程的要求运行时间 已运行时间，则表示它尚未执行结束，应待到下一轮时再运行。若该进程的要求运行时间=已运行时间，则表示它已经执行结束，应指导它的状态修改成“结束”且退出队列。此时，应把该进程的进程控制块中的

进程控制块结构

（六）运行界面

测试数据：

C 1

执行时间片轮转算法RR如下：

B.存储器管理(可变式分区管理）

1)首次适应法

（一）任务

通过采用首次适应算法实现内存的分配与回收，并可以查看和显示当前内存现状。

（二）要求

1.实现对FF算法的模拟实现

2.输入要进行分配内存的进程ID和相应所需内存大小，回收内存时输入已运行的进程ID。

（三）原理

FF算法要求空闲链已地址递增的次序连接。分配内存时，从链首开始顺序查找，直到找到第一个满足要求的空间并分配给进程，把分配后余下的空间仍然留在链表中。若从链首至链尾都不满足要求，则分配失败。该算法倾向于优先使用低地址的空间。

（四）数据结构

int const MEMO=256;//初始化常类型MEMO，用MEMO表示内存大小（常类型的变量或对象的值是不能被更新的）

struct FreeMemory

{

int ID;int StartAdd;int Size;

bool State;//定义state 为布尔型变量，其值只有真（TRUE) 和假（FALSE) FreeMemory* Next;

};

FreeMemory* AllocTable=new FreeMemory;//建立全局管理表用于内与回收

FreeMemory* PtrforCycleFit=AllocTable;//为循环首次适应定义的指针，此指针用于指向当前查找的起始地址;