操作系统课程设计具体要求

操作系统课程设计

一、操作系统课程设计要求

模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统，该操作系统包括四部分内容：

●文件管理和用户接口

●存储管理

●设备管理

●进程管理

二、操作系统课程设计目的

●通过模拟操作系统原理的实现，加深对操作系统工作原理和操作系统实现方法的理

解；

●通过模拟操作系统原理的实现练习编程

三、课程设计具体内容和要求

1．文件管理和用户接口

⑴磁盘模拟

磁盘是断电后内容不丢失的，因此用文件模拟磁盘。用一个文件disk1模拟磁盘，要求模拟系统至少存在一个磁盘逻辑分析，建议实现两个磁盘逻辑分区；

磁盘的每个盘块128字节，模拟磁盘共有256块。

磁盘中第0块存放专用块内容，第1、2块存放根目录，其余存放子目录和文件。

⑵文件的逻辑结构

文件的逻辑结构采用流式结构；

文件的内容均采用文本文件，系统中有两种文件：

●一种是存放任意字符的文件

●一种是可执行文件：可执行文件的内容就是系统内进程的程序体：文件中要有一种

特定命令的“可执行”文件，文件中的命令非常简单，仅仅包括以下几种指令：

x=?; 给x赋值一位数

x++; x加1

x--; x减1

!??；第一个？为A,B,C中某个设备，第二个？为一位数，表示使用设备的时

间（由于没有实际设备，所以无法知道设备何时工作完成，所以假定一个数，这

个数随着系统时间增加而递减，减到0时，认为是设备工作完成），建议将这个

数乘以某个倍数或者做为随机数的种子；

end. 表示文件结束，同时将结果写入文件out，其中包括文件路径名和i的值。

文件管理和用户接口

⑶物理结构：采用混合索引结构

⑷目录结构

目录结构采用树型目录结构，每个目录项占16个字节，目录项内容包括：

●目录名、文件名：6个字节（当名小于6字节时可以补空格之类特殊字符到6个）；

●扩展名：3个字节（可执行文件扩展名为exe，目录没有扩展名）；

●目录、文件属性：1字节；（1字节8位，每一位可以代表不同的属性，比如第0

位为1表示该目录项为目录（文件夹）的登记项，为0表示是文件的登记项（FCB）；

第1位表示是否隐藏，第2位表示是否为只读文件）

●文件长度：2字节（目录没有长度，字节数）。

●地址：直接地址项1个，一级索引项1个；

●预留2字节（建议实现2级索引）

根目录：根目录位置固定，占用磁盘2块，大小固定，共16项，占用模拟磁盘第1、2块；

子目录：位置不固定，大小不固定（至少建立一级子目录，最好支持多级子目录，子目录任意长）。

注：删除一个目录项可以采用将目录项的第一个字符改成特殊字符，例如“#”，即目录项第一个字符为“#”则表示这是一个空目录项

⑸磁盘分配

磁盘的分配采用混合索引结构的分配方式。空闲块每组登记10个空闲块，专用块占用第0块。索引块中每个盘块号最多登记32个磁盘块

⑹用户接口

用户接口提供用户命令接口和图形接口（至少提供一种接口），要求文件名中既可以支持相对路径的文件名，也可支持绝对路径的路径名。要求实现以下命令：

●创建文件：create 文件名

建立新文件，如果原来存在同名文件要提示是否覆盖。建立新文件，可以只建立一个目录项，等编辑文件时再分配文件所需磁盘块。

●拷贝文件：copy 源文件名目标文件名

拷贝文件可同名拷贝，也可更名拷贝；如果目标位置存在同名文件要提示是否覆盖。

拷贝文件首先找到源文件的目录项，然后确认目标位置可以存放文件的拷贝（即无同名文件，有同名文件若同意覆盖，则先删除同名文件即可），然后根据源文件目录项建立目标文件的目录项；根据源文件目录项指示的文件索引块和文件内容所在位置，一边为目标文件申请磁盘块，一边将源文件索引块和文件内容读出、复制。

●删除文件：delete文件名

知道要删除的文件，回收其文件所占磁盘块，删除目录项。

●移动文件：move 源文件名目标文件名

注意：磁盘内和磁盘间文件移动的不同，磁盘内的移动实际只是将文件目录项复制

到目标处，然后将原始的文件目录删除，并不需要真的移动文件；磁盘间的文件移

动实际上是先拷贝文件到目标磁盘，然后再删除源文件。

●显示文件：type 文件名

仅仅是显示文件内容。

●编辑文件：edit 文件名

注意只读文件不可以修改。

在修改文件过程中，文件的长短在变化，注意磁盘块分回收和分配。

●改变文件属性：change 文件名属性

将文件在只读和非只读、隐藏和非隐藏之间转换。

●磁盘格式化命令format 盘符

格式化即将所有磁盘块回收，即认为除0、1、2外磁盘块均为空闲，将根目录所有

目录项置为空目录项。

●建立目录：makdir 目录

建立目录，若同名目录存在则建立失败。建立对应目录（文件夹）的目录项。

●改变目录路径：chadir目录

改变当前工作目录，命令接口上要提示当前工作目录。

●删除空目录：rdir 目录

当前目录、非空目录、根目录不能删除，只删除空目录项。

●删除目录：deldir 目录

既可删除空目录又可删除非空目录，对于非空目录，首先要删除其下文件和目录然后才能删除其本身。采用树的后序遍历算法，对目录树进行遍历，遍历中的访

问换成删除，文件则调用文件删除，空目录则调用空目录删除。

●运行可执行文件：可执行文件的文件名（可创建创建进程）。

上述命令在实际系统中都是需要建立进程才可以实现的，这里由于模拟系统的能力

达不到，所以除运行可执行文件需要建立进程外，其他指令执行不必在模拟系统中

建立进程。

屏幕显示

屏幕显示要求包括：

用户命令接口，用于系统运行时用户输入命令；

磁盘目录显示，要求显示磁盘的树型目录结构；

磁盘使用情况，显示磁盘每一个磁盘块的空间是否空闲。

2．存储管理

存储管理部分主要实现主存空间的分配和回收、存储保护。模拟系统中，采用虚拟页式储管理方案（PCB区域、位示图等单独存放），模拟系统中只管理用户区。

模拟系统中，主存部分分为两部分，一部分是系统区，这里只存放进程控制块和主存分配表，一部分是用户区，这里主要是对用户区的管理：

●系统区包括pcb区域、位示图

●用数组模拟其他内存区域，大小为512字节，每个主存块16个字节。

⑴数据结构

采用位示图记录主存使用情况，实现主存空间的分配和回收、存储保护。

⑵页表可以占用内存用户区，也可以放在另外区域或pcb

⑶可以采用预调入策略

⑷页面局部置换算法

⑸初始主存块分配数量自行决定方法，不能分配太多，也不能太少

⑹模拟系统中，缺页中断发生在根据根据pc取指令时

⑺屏幕显示

主存使用情况示意图，哪些主存已经分配，哪些主存未分配，以不同的颜色表示（例如，红色表示已分配，蓝色表示未分配）。

正在运行的进程对应指令存放的位置以特殊颜色显示。

3. 设备管理

⑴设备的模拟

模拟系统中有A、B、C三种独占型设备，A设备3个，B设备2个，C设备1个。

⑵数据结构

因为模拟系统比较小，因此只要设备表设计合理既可。

⑶设备分配

采用先来先服务策略。