学年论文(课程设计)
题目: 操作系统课程设计模拟操作系统
2012年 06月 05日
一:课程设计题目
实现一个模拟操作系统。
二:课程设计目的
通过模拟操作系统的实现,加深对操作系统工作原理的理解,进一步了解操作系统的实现方法,并可练习合作完成系统的团队精神和提高程序设计能力。
三:小组人数
小组内有四个人共同完成实验。
四:编程语言和系统环境
采用的是C++语言,在windows系统环境下的Microsoft Visual Studio软件下设计的程序语言。
五:课程设计内容
模拟采用多道程序设计方法的单用户操作系统,爱操作系统包括进程管理、存储管理、设备管理、文件管理和用户接口4部分。进程调度采用时间片轮转调度算法,存储管理采用可变分区存储管理方式,文件系统采用FAT方法。我所设计的部分为程序管理部分。
七:课程设计具体内容 1) 进程调度:
1、任务分析:
时间片轮转的主要思想就是按顺序为每一个进程一次只分配一个时间片的时间。算法要完成的功能就是将各个进程按照时间片轮转运行的动态过程显示出来。时间片轮转算法的主要实现过程是首先为每一个进程创建一个进程控制块,定义数据结构,说明进程控制块所包含的内容,有进程名、进程所需运行时间、已运行时间和进程的状态以及指针的信息。实现的过程即运用指针指向某一个进程,判断当前的进程是否是就绪状态“r”,如果是,则为该进程分配一个时间片,同时,已运行时间加一且要求运行的时间减一,如此循环执行,当某一个进程的所需要运行的时间减少至0时,则将该进程的状态设置为“e”。然后,将指针指向下一个未运行完成的进程,重复判断,直至所有的进程都运行结束。
进程调度算法采用的是时间片轮转法。
时间片轮转法就是按一定时间片(记为q)轮番运行各个进程。如果q是一个定值,则轮转法是一种对各进程机会均等的调度方法。
轮转法本质上是剥夺的,因为一轮内,每个进程不能获得比一个时间片q更长的运行时间。正是由于这一特点,轮转法特别适用于分时操作系统。
轮转法的关键问题是如何确定q的大小。如果时间片太大以致每个进程的CPU周期都能在一个时间片内完成,则轮转法实际上脱化为FCFS。如果q太小以致CPU切换过于频繁,则会增加CPU的额外开销,降低了CPU的有效利用率。这是因为,每次CPU切换涉及到保存原运行进程的现场和恢复新运行进程的现场,这些操作一般需要10ms~100ms的时间。例如,设有一个CPU周期为10单位的进程,在q取12,6,1时的调度次数分别为0,1,9。令时间单位为1ms(1ms=1000ms),1次调度的开销为100ms,则在q=1时CPU的额外开销和有效开销之比为1:10,这是不容忽视的。
每个进程的状态可以是就绪(Wait)、运行(Run)或完成(Finish)三种状态之一。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时间已达到所需的运行时间,则撤销该进程;如果运行一个时间片后进程的已占用CPU时间还未达到所需要的运行时间,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。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。重复以上过程,直到所有进程都完成为止。
2、概要设计:
(1)所用数据结构及符号说明
typedef struct PCB{
char name[10]; //进程名 struct PCB *next; //循环链指针 int need_time; //要求运行时间 int worked_time; //已运行时间,初始为0
char condition; //进程状态,只有“就绪”和“结束”两种状态 int flag; //进程结束标志,用于输出 }PCB;
PCB *front,*rear; //循环链队列的头指针和尾指针 int N; //N为进程数
(2)主程序的流程图:
为每个进程创建PCB并初始输入各进程信息 开始 输入进程数N
化形成一个循环链队列 指针指向循环链队列第一个进程 进程是否’r’ 运行时间+1且剩余时间-1 剩余时间=0? 将进程状态置为’e’(完成) 指针指向队列中下个进程
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