一个小型的操作系统设计与实现

一个小型的操作系统设计

与实现

Prepared on 24 November 2020

南通大学计算机科学与技术学院

操作系统课程设计报告

专业：计嵌151

学生姓名：王志宏

学号：

时间：2017/6/28

设计一个小型的操作系统设计要求

将本学期三次的实验集成实现：

1.中断处理

2.作业调度

3.PV原语

4.死锁

5.页面替换

6.磁盘调度

(一)设计流程图

主流程图

1.

寄存器，当中断寄存器内容不为―0‖时，说明有中断事件发生。硬件把中断寄存器内容以及现行程序的断点存在主存的固定单元，且让操作系统的中断处理程序占用处理器来处理出现的中断事件。操作系统分析保存在主存固定单元中

的中断寄存器内容就可知道出现的中断事件的性质，从而作出相应的处理。本实习中，用从键盘读入信息来模拟中断寄存器的作用，用计数器加 1 来模拟处理器执行了一条指令。每模拟一条指令执行后，从键盘读入信息且分析，当读入信息=0 时，表示无中断事件发生，继续执行指令；当读入信息=1 时，表示发生了时钟中断事件，转时钟中断处理程序

2.作业调度

1)先来先服务FCFS

原语

1）哲学家吃通心面问题

哲学家吃通心面：在这道题目里，每把叉子必须互斥使用，当一位哲学家吃通心面之前必须执行两个P操作，获得自己左右两边的叉子，在吃完通心面后必须执行两个V操作，放下叉子。

4.死锁

1）银行家算法

5.页面替换

1)先进先出FIFO

2）LRU

6.磁盘调度

1）先来先服务算法FCFS ）

（二）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。

1.中断

2.作业调度

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：

C 0 3

执行FCFS算法如下：

3.死锁

假定本系统中的各个所需资源均是独占型资源，在进程运行的过程中不再释放，故只需要遍历链表将各个进程中所需的资源统计出来，只要不大于系统中预设的即可，一旦进程所需的资源大于系统中的最大量，给予用户选择kill 一进程，已达到释放资源的目的。

死锁检测函数：void sisuo()

死锁解除函数：void safe()

4.缺页调度

1)先进先出FIFO

（一）任务

采用先进先出FIFO算法实现分页管理的缺页调度，并输出每次调入调出的页号和运行结果。

（二）要求

1.实现对FIFO算法的模拟实现

2.输出每次执行的结果。

（三）原理

基于程序总是按线性顺序来访问物理空间这一假设，总是淘汰最先调入主存的页面，即淘汰在主存中驻留时间最长的页面，认为驻留时间最长的页不再使用的可能性较大。

（四）数据结构

void FIFO(){

int length;

int fifo[100]={0};

int pageLength;

int fifoPage[100]={0};

int i,j;

cout<<" ***********************先进先出算法

**************************"<

pageLength=3;

length=9;

for(i=1;i<=length;i++){

int flag=0;

for(j=1;j<=pageLength;j++){

if(fifo[i]==fifoPage[j]){

flag=1;

j=pageLength+1;

}else if(fifoPage[j]==0){

fifoPage[j]=fifo[i];

j=pageLength+1;

flag=1;

}

}

if(flag==1)

{

}

else

{

cout<<" →淘汰"<

for(j=1;j<=pageLength;j++){

fifoPage[j]=fifoPage[j+1];

}

fifoPage[pageLength]=fifo[i];