中南大学
操作系统 课程设计报告
学 院：_ 信息科学与工程学院____ 专业班级： 计算机科学与技术09**班 学 号： 09090928** 姓 名： ***
指导教师： 宋 虹
2012年6月
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目录
一、 概述 ??????????????? 1 二、 课程设计要求 ??????????? 1 三、 设计的基本原理和概念???????? 1 四、 详细设计：使用主要控件、函数???? 6
1. 线程 1 函数(获得两个随机数) ?? 6 2. 线程 2 函数（计算它们的和）??? 7 3. 线程 3 函数（输出结果）????? 8 4. 信号量控制 ?????????? 8 5. 登录以及用户切换????????? 8 6. 新增用户函数??????????? 10 五、 运行及使用 ????????????? 11 六、 实验总结 ????????????? 14
参考文献 ?????????????? 15
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一、 概述
操作系统课程主要讲述的内容是多道操作系统的原理与技术，与其它计算机原理、编译原理、汇编语言、计算机网络、程序设计等专业课程关系十分密切。本课程设计的目的综合应用学生所学知识，建立系统和完整的计算机系统概念，理解和巩固操作系统基本理论、原理和方法，掌握操作系统开发的基本技能。
二、 课程设计要求
采用VC、VB、java或C等编程语言，模拟开发一个多用户多任务的类操作系统软件。要求如下：
1. 模拟进程调度算法，模拟各种进程调度算法，并能管理各种进程调度算法的演示过程。
2. 模拟各种内存分配算法及回收过程，并能动态演示。结合进程调度算法，能为进程模拟分配内存，并设计一个跟踪该内存模拟分配的进程或线程，记录内存分配的结果；
3. 模拟多用户登录管理过程，能允许多个用户登录，为每个用户建立进程或线程，并进行进程管理；
4. 能模拟文件系统管理，进程可以对文件系统（包括文件和目录）进行读、写、创建、删除、打开、关闭等操作；
5. 模拟磁盘管理过程，结合文件系统管理，显示磁盘管理的结构和文件在磁盘上的分布情况。
6. 能模拟进程通信管理，用户之间可以相互通信交流； 7. 最好能采用类似于Windows的窗口界面。
三、 设计的基本原理和概念
我所做的部分是模拟多用户登录管理过程，能允许多个用户登录，为每个用户建立进程或线程，并进行进程管理。还有进程间的通信。
进程的用户空间是互相独立的，一般而言是不能互相访问的，唯一的例外是共享内存区。但是，系统空间却是“公共场所”，所以内核显然可以提供这样的条件。除此以外，那就是双方都可以访问的外设了。在这个意义上，两个进程当然也可以通过磁盘上的普通文件交换信息，或者通过“注册表”或其它数据库中的某些表项和记录交换信息。广义上这也是进程间通信的手段，但是一般都不把这算作“进程间通信”。
进程间通信目的： a)数据传输：一个进程需要将它的数据发送给另一个进程，发送的数据量在一个字节到几兆字节之间。
b) 共享数据：多个进程想要操作共享数据，一个进程对共享数据的修改，别的进程应该立刻看到。
c) 通知事件：一个进程需要向另一个或一组进程发送消息，通知它（它们）发生了某种事件（如进程终止时要通知父进程）。
d)资源共享：多个进程之间共享同样的资源。为了作到这一点，需要内核提供锁和同步机制。
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e) 进程控制：有些进程希望完全控制另一个进程的执行（如Debug进程），此时控制进程希望能够拦截另一个进程的所有陷入和异常，并能够及时知道它的状态改变。
进程可以对任何信号指定另一个动作或重载缺省动作，指定的新动作可以是忽略信号。进程也可以暂时地阻塞一个信号。因此进程可以选择对某种信号所采取的特定操作，这些操作包括：
（a）忽略信号：进程可忽略产生的信号，但 SIGKILL 和 SIGSTOP 信号不能被忽略,必须处理（由进程自己或由内核处理）。进程可以忽略掉系统产生的大多数信号。
（b）阻塞信号：进程可选择阻塞某些信号，即先将到来的某些信号记录下来，等到以后（解除阻塞后）再处理它。
(c)由进程处理该信号：进程本身可在系统中注册处理信号的处理程序地址，当发出该信号时，由注册的处理程序处理信号。
(d)由内核进行缺省处理：信号由内核的缺省处理程序处理，执行该信号的缺省动作。例如，进程接收到SIGFPE（浮点异常）的缺省动作是产生core并退出。大多数情况下，信号由内核处理。
对信号的任何处理，包括终止进程，都必须由接收到信号的进程来执行。而进程要执行信号处理程序，就必须等到它真正运行时。因此，对信号的处理可能需要延迟一段时间。
信号没有固有的优先级。如果为一个进程同时产生了两个信号，这两个信号会以任意顺序出现在进程中并会按任意顺序被处理。另外，也没有机制用于区分同一种类的多个信号。如果进程在处理某个信号之前，又有相同的信号发出，则进程只能接收到一个信号。
进程间通信主要包括管道, 系统IPC(包括消息队列,信号量,共享存储), SOCKET。
操作系统通过信号来通知进程系统中发生了某种预先规定好的事件（一组事件中的一个），它也是用户进程之间通信和同步的一种原始机制。一个键盘中断或者一个错误条件（比如进程试图访问它的虚拟内存中不存在的位置等）都有可能产生一个信号。Shell也使用信号向它的子进程发送作业控制信号。 信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目 .信号量对象对线程的同步方式与前面几种方法不同，信号允许多个线程同时使用共享资源，这与操作系统中的PV操作相同。它指出了同时访问共享资源的线程最大数目。它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。
信号的PV操作。信号量S是一个整数，S大于等于零时代表可供并发进程使用的资源实体数，但S小于零时则表示正在等待使用共享资源的进程数。 P操作申请资源： （1）S减1；
（2）若S减1后仍大于等于零，则进程继续执行；
（3）若S减1后小于零，则该进程被阻塞后进入与该信号相对应的队列中，然后转入进程调度。
V操作 释放资源： （1）S加1；
（2）若相加结果大于零，则进程继续执行；
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