操作系统课程设计是计算机科学与技术专业学生的重要实践环节，旨在通过一系列的实验项目帮助学生深入理解操作系统的核心概念和原理。在本次课程设计中，主要涵盖了Windows和Linux两大操作系统平台下的进程管理、进程间通信、线程同步互斥、内存管理、银行家算法、磁盘调度算法、页面置换算法、基于信号量的并发程序设计以及shell命令行解释器的设计与实现等关键主题。 Windows进程管理部分通过使用Visual C++编写Win32 Console Application（控制台应用程序），让学生学习到进程的基本创建、观察和终止等操作，从而加深对Windows进程生命周期的理解。通过创建进程实验，学生能够深入掌握进程创建的流程和方法，同时观察并记录进程的行为属性。此外，父子进程间简单通信及终止进程的实验则让学生了解到进程间的同步机制和进程终止的方法。 在Linux平台上，课程设计重点讲解了进程控制和进程间通信。进程控制包括对进程的创建、终止、等待等操作，而进程间通信则涉及到管道、消息队列、共享内存等几种常见的通信方式。这些实验有助于学生掌握Linux下进程管理的详细操作和进程间合作的实现方式。 在内存管理部分，学生将通过编程实践理解虚拟内存系统的工作原理，包括页面置换算法的模拟。这不仅帮助学生理解操作系统内存分配和回收的机制，还能加深其对地址转换和内存保护技术的认识。 银行家算法和磁盘调度算法的模拟与实现部分则是操作系统中的经典问题。银行家算法用于避免死锁，保证系统的安全运行；而磁盘调度算法则关注于提高磁盘的访问效率。这两种算法的实现和模拟让学生能够更深刻地领会操作系统资源管理和调度策略的设计思想。 在多线程编程方面，课程设计要求学生学习和实现线程的互斥与同步机制，这有助于学生理解多任务环境下共享资源的访问控制和协调并发执行过程。而基于信号量机制的并发程序设计实验，则进一步强调了进程或线程间同步协作的实现技术。 课程设计还包括了编写一个简单的shell命令行解释器的实验。这不仅能够让学生了解操作系统中用户界面的基本工作原理，还能够提升学生的编程能力和软件开发的实际技能。 在进行实验的过程中，学生需要遵循一系列的步骤来完成指定的任务，包括编写代码、调试程序和记录实验结果。这样的过程不仅能够锻炼学生的动手能力和问题解决能力，还能使学生在实践中学习如何分析和解决实际问题。 本次课程设计还鼓励学生在遇到问题时进行深入思考，例如在实验中遇到编译或运行错误时，要能通过观察和分析找出可能的原因，这对于培养学生的逻辑思维和独立解决问题的能力是非常有益的。此外，通过对实验结果的总结和分析，学生能够对实验中得到的结论进行深入探讨，从而对操作系统的相关概念和原理有一个更全面的理解。 操作系统课程设计通过一系列具有挑战性的实验项目，不仅巩固了学生对操作系统理论知识的掌握，而且通过动手实践，提高了学生的编程技能和工程实践能力。这些都将为学生将来的职业生涯打下坚实的基础。

操作系统课程设计报告的目标是模拟构建一个多用户多级目录的文件系统，这有助于深入理解文件系统内部的功能和实现机制。在这一设计中，我们将探讨以下几个关键知识点： 1. **文件存储空间管理**：为了实现文件系统，我们需要在内存中创建一个虚拟磁盘空间，模拟实际的磁盘存储。文件的物理存储可以通过显式链接或者其他方法实现，如连续分配、链接分配或索引分配等。显式链接允许通过指针跟踪文件在磁盘上的分布。 2. **位示图管理**：位示图是一种有效管理磁盘空闲空间的方法，它用二进制位表示磁盘上的每个扇区是否被占用。如果结合显式链接分配，位示图可以集成到FAT（文件分配表）中，方便查找和管理空闲空间。 3. **多级目录结构**：文件目录结构应支持多用户和多级目录，这意味着每个用户都可以有自己的私有文件和子目录。目录项包含文件名、物理地址、长度等信息，同时提供访问控制，以实现读写保护。 4. **文件操作**：设计的文件系统需要实现一系列基本的文件操作，包括用户登录（login）、系统初始化、文件创建（create）、打开（open）、读取（read）、写入（write）、关闭（close）、删除（delete）、创建目录（mkdir）、改变当前目录（cd）、列出文件目录（dir）以及退出（logout）。 5. **用户界面**：设计一个实用的用户界面至关重要，因为它使得用户可以方便地进行各种文件操作。这通常涉及到命令行接口或图形用户界面的设计。 6. **编程语言**：可以选择C++或C等编程语言来实现这个文件系统，这些语言提供了底层操作系统的接口，便于直接与硬件交互。 7. **系统分析、设计与实现**：设计者需要独立完成系统的需求分析、设计、编码和测试。设计报告应详尽记录整个过程，以便于评估和后续改进。 8. **提交材料**：需要提交调试过的完整源代码、可执行文件以及设计报告的书面和电子版本。 在设计过程中，可以参考《计算机操作系统》、《操作系统实验指导书》、《计算机操作系统教程》以及《现代操作系统》等书籍，这些书籍提供了关于文件系统设计的理论基础和实践经验。 在具体实现时，可以先进行概念设计，明确数据结构，如数据块在内存中的物理结构、文件索引结构、文件系统元素结构、文件系统状态以及用户信息等。接着，详细设计各个模块，如文件创建、打开、读写等操作的算法流程，并绘制流程图。进行编码、测试和调试，确保系统能够正确运行并满足所有功能需求。在设计报告中，应详细阐述这些步骤和决策，以展示整个设计过程的完整性和理解深度。

用VC编程实现一个资源管理系统，该系统必须包括资源的添加、删 除和修改等功能，并且允许其它进程来申请这里的资源，任何一个进程来 申请资源时，必须先登记该进程对资源的申请要求，然后由系统检查当前 资源的状况，并用银行家算法和安全性算法来检查是否允许分配资源 给进程 每个进程申请资源的情况必须进行记录，并作为课程设计报告的一部 分数据

《计算机操作系统》课程设计 题 目： 生产者---消费者问题 专 业： 软件工程 年 级： 2010级 小组成员： A B 指导教师： 时 间： 地 点： 2012年 5 月 摘要 生产者消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个共享固定大小缓冲区 的线程——即所谓的"生产者"和"消费者"——在实际运行时会发生的问题。生产者的主要作 用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区 消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也 不会在缓冲区中空时消耗数据。 生产者消费者模式是通过一个容器来解决生产者和消费者的强耦合问题。生产者和消 费者彼此之间不直接通讯，而通过阻塞队列来进行通讯，所以生产者生产完数据之后不 用等待消费者处理，直接扔给阻塞队列，消费者不找生产者要数据，而是直接从阻塞队 列里取，阻塞队列就相当于一个缓冲区，平衡了生产者和消费者的处理能力。 目录 1. 概述 4 2. 课程设计任务及要求 4 2.1 设计任务 4 2.2 设计要求 4 2.3 分工日程表 4 3. 算法及数据结构 4 3.1算法的总体思想 4 3.2 生产者模块 4 3.3 消费者模块 6 4. 程序设计与实现 7 4.1 程序流程图 7 4.2 程序代码 9 4.3 实验结果 14 5. 结论 16 6. 收获、体会和建议 16 6.1收获 16 7. 参考文献 17 1. 概述 本课题设计是完成了"操作系统原理"课程进行的一次全面的综合训练，通过这次课程 设计，充分检验学生对课程的掌握程度和熟练情况，让学生更好的掌握操作系统的原理 及其实现方法，加深对课程的基础理论和算法的理解，加强学生的动手能力。 2. 课程设计任务及要求 2.1 设计任务 通过研究Linux 的进程机制和信号量实现生产者消费者问题的并发控制. 说明：有界缓冲区内设有20个存储单元，放入/取出的数据项设定为1- 20这20个整型数。 2.2 设计要求 (1)每个生产者和消费者对有界缓冲区进行操作后，实时显示有界缓冲区的全部内容 、当前指针位置和生产者/消费者的标识符。 (2)生产者和消费者各有两个以上。 (3)多个生产者或多个消费者之间须有共享对缓冲区进行操作的函数代码。 提示：(1) 有界缓冲区可用数组实现。 2.3 分工日程表 " "周三下午 "周四上午 "周四下午 "周五上午 "周五下午 " "A "分析题目 "讨论，分工"编写代码 "测试系统 "编写文档 " "B "分析题目 "讨论，分工"编写代码 "添加备注 "完善系统 " 3. 算法及数据结构 3.1算法的总体思想 在同一个进程地址空间内执行的两个线程。 生产者线程生产物品，然后将物品放置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。 消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。 当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲区可用，那么生产者线程必须等待消费者 线程释放出一个空缓冲区。当消费者线程消费物品时，如果没有满的缓冲区，那么消费 者线程将被阻塞，直到新的物品被生产出来。 3.2 生产者模块 3.2.1 功能 在同一个进程地址空间内执行的两个线程。生产者线程生产物品，然后将物品放 置在一个空缓冲区中供消费者线程消费。当生产者线程生产物品时，如果没有空缓冲 区可用，那么生产者线程必须等待消费者线程释放出一个空缓冲区。 3.2.2 数据结构 producer_semaphore//生产者的资源信号量（初始值为缓冲区的大小） Buffer[pn] //有界缓冲区 Pn ///缓冲区目标位置 MAX_BUFFER//缓冲区上限 buffer_mutex//互斥信号量 Wait()//等待操作，用于申请资源 Signal()//信号操作，用于释放资源 Sleep()//挂起 3.2.3 算法 "void *producer_thread(void *tid){ " "pthread_setcancelstate(PTHREAD_CANCEL_ENABLE,NULL); " "/* 设置状态，PTHREAD_CANCEL_ENABLE是正常处理cancel信号*/ " "while(1){ " "sem_wait(&producer_semaphore); /*等待，需要生存*/ " "srand((int)time(NULL)*(int)tid); " "sleep(rand()%2+1); /*一个或两个需要生产*/ " "while((produce_pointer+1)%20==consume_pointer); /*指

1.建立银行家算法的数据结构描述； 2.将初始数据放在文件中，算法运行时读出； 3.对给定的资源请求，使用算法判断是否允许； 4.输出每次判断产生的执行序列；

一、银行家算法设计； 二、要求以Windows 7或者Windows 10为研究背景，完成以下知识点的80%以上： 1 Windows用户管理 2 Windows策略管理 3 Windows网络与服务管理 4 Web服务安全配置 5 FTP服务安全配置 6 远程桌面安全配置 7 Windows系统日志审计 8 使用防火墙保护系统安全 9 Windows IE安全设置 10 Windows 7下ARP攻击和欺骗防护 11 防止U盘病毒侵入系统 12 使用Windows安全模式查杀恶意软件 13 防范黑客入侵建立隐藏账户 14 使用UCA提升系统安全性 15 使用BitLocker加密驱动器 16 系统备份与恢复 17 2级密码管理模拟 18 动态认证模拟 19 数据交换随机噪声技术模拟 20 文件系统安全 等内容。

主存空间的分配与回收 4 系统主要算法 （1） 首次适应算法 当用户申请一块内存空间时，从内存开始的地方开始查找，选择第一个满足要求的空闲分区，如果它不等于作业大小，将其分成两部分，一部分给作业，另一部分仍留在空闲区块中。 算法通过遍历已使用的内存找到合适的内存空间，所以算法的时间复杂度是O(n)。 （2） 最佳适应算法 当有作业申请内存时，总是首先找到满足要求的最接近于作业大小的空闲分区。因分区大小与作业相近，从而避免将较大的分区分成两部分，当有较大的作业要求分配内存时，容易得到满足。 从前往后遍历内存寻找合适的且最小的内存空间，所以算法的时间复杂度是O(n)。 （3） 最差适应算法 当申请一块内存空间时，从内存开头开始寻找，找到那个比申请进程的空间大且最大的空闲分区，选择其作为进程的空间。 从后往前遍历内存寻找合适的且最小的内存空间，所以算法的时间复杂度是O(n)。 （4） 主存的回收算法 当系统回收一个分区时，首先检查是否有前后相邻的空闲区，如有，则进行合并，合并后的空闲区仍保留在原位置上，但需要修改相应的数组起始位置和分区大小。

【HNUST】20级操作系统课程设计报告 Windows进程管理 Linux进程控制 Linux进程间通信 Windows线程的互斥与同步 银行家算法的模拟与实现 磁盘调度算法的模拟与实现 基于信号量机制的并发程序设计 简单二级文件系统设计

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操作系统课程设计报告 编程演示三种存储管理方式的地址换算过程