操作系统是计算机系统的核心组成部分，负责管理和控制系统的硬件资源以及软件环境。在多任务环境中，操作系统需要选择合适的进程调度算法来确保系统效率和响应时间。本篇文章将深入探讨两种常见的调度算法：最高响应比优先（HRRN）调度算法和基于最高优先数的循环轮转（Priority Round Robin, PRR）调度算法，并结合Visual Studio 2019环境下的C++实现进行讲解。 一、最高响应比优先（Highest Response Ratio Next, HRRN）调度算法 HRRN算法是一种兼顾等待时间和周转时间的调度策略。响应比定义为等待时间与服务时间的比值，即`Response Ratio = (Waiting Time + Service Time) / Service Time`。每次选择响应比最高的进程进行执行。这种算法能够确保那些等待时间长且服务时间短的进程得到优先处理，从而提高系统响应速度。 二、基于最高优先数的循环轮转（Priority Round Robin, PRR）调度算法 PRR算法结合了优先级调度和时间片轮转的优点。每个进程都有一个优先级，优先级高的进程先执行。当有多个优先级相同的进程时，采用时间片轮转的方式进行调度。这样可以保证高优先级进程快速执行，同时避免低优先级进程长期无法执行的情况。 C++实现这两种算法时，首先需要创建一个进程结构体，包含进程ID、服务时间、到达时间、优先级等属性。然后，可以使用队列或优先级队列数据结构来存储待调度的进程。对于HRRN算法，需要在每个时间单位内计算所有进程的响应比，并选取最高者。对于PRR算法，可以使用一个优先级队列，每次调度优先级最高的进程，并分配固定时间片，时间片耗尽后将进程重新插入队列。 在Visual Studio 2019环境下，可以利用STL库中的容器和算法来简化实现过程。例如，用`std::queue`或`std::priority_queue`实现进程队列，使用`std::sort`进行排序，以及`std::next_permutation`生成所有可能的调度顺序。 为了模拟这两种调度算法，可以编写一个主循环，模拟时间的推进，每次循环根据所选调度算法决定下一个执行的进程。同时，需要记录每个进程的等待时间和服务时间，以便计算响应比。可以通过输出结果对比不同算法对系统性能的影响。 通过理解并实践这两种调度算法，不仅可以深化对操作系统核心原理的理解，也能锻炼编程能力。在实际应用中，根据系统需求和资源特性，选择合适的调度算法至关重要，这直接影响到系统的整体效率和用户满意度。

Hard RealTime Computing Systems : Predictable Scheduling Algorithms and Applications (Third Edition) Springer 2011 ### 实时计算系统及其预测性调度算法 #### 标题解析 **《Hard Real-Time Computing Systems 3rd edition》** 这一书名明确指出了本书的主题：硬实时计算系统。这里的“硬实时”（Hard Real-Time）是指系统必须在严格的时限内完成任务的要求，这些时限通常是由外部事件或系统设计确定的，且不能被错过，否则可能导致系统故障或其他严重后果。 #### 描述解析 该书的描述提供了更具体的信息：“Hard Real-Time Computing Systems : Predictable Scheduling Algorithms and Applications (Third Edition) Springer 2011”。这段描述强调了本书的重点在于预测性的调度算法以及它们的应用，特别指出这是第三版，并于2011年由Springer出版。这意味着本书不仅包含了实时系统的理论基础，还深入探讨了如何通过预测性的调度算法来实现系统的可预测性和可靠性，这对于实时系统的设计和实现至关重要。 #### 知识点解析 ##### 1. **硬实时系统的基本概念** - **定义**: 硬实时系统是一种必须在特定的时间限制内响应外部事件的系统。 - **特点**: 主要特征包括严格的时限要求、高度的可预测性和可靠性。 - **应用领域**: 广泛应用于航空航天、汽车控制、工业自动化等领域。 ##### 2. **预测性调度算法** - **定义**: 预测性调度算法是一类能够在执行前预测任务执行结果的算法。 - **重要性**: 对于硬实时系统来说，预测性是确保系统能够在限定时间内正确响应的关键。 - **类型**: - **非抢占式调度**：一旦开始执行一个任务，就不会被更高优先级的任务打断。 - **抢占式调度**：允许更高优先级的任务打断当前正在执行的任务。 - **典型算法**: - **时间线调度**：基于时间轴来安排任务的执行顺序。 - **速率单调性调度(RM)**：根据任务周期的倒数来分配优先级。 - **最早截止时间优先(EDF)**：总是执行离截止时间最近的任务。 - **截止时间单调性调度(DM)**：根据任务的截止时间来分配优先级。 ##### 3. **硬实时系统的实现** - **固定优先级服务器**: 一种特殊的资源管理机制，用于处理具有不同优先级的任务。 - **调度异常**: 指在某些情况下，即使所有任务都满足其截止时间，也可能出现不希望的结果，如优先级反转等。 - **非抢占式调度**: 在这种调度策略下，一旦一个任务开始执行，它将一直运行到完成或被中断。 - **抢占式调度**: 允许更高优先级的任务打断当前正在执行的任务，以确保紧急任务能够及时得到处理。 ##### 4. **硬实时系统的应用场景** - **航空航天领域**: 如飞行控制系统、导航系统等，需要在极短的时间内做出反应，确保飞行安全。 - **汽车控制系统**: 包括刹车系统、发动机管理系统等，需要精确控制以保障驾驶者的安全。 - **工业自动化**: 如机器人控制、生产线管理等，要求高精度的时间同步和快速响应能力。 #### 总结 **《Hard Real-Time Computing Systems 3rd edition》** 是一本全面介绍硬实时计算系统理论与实践的书籍。通过对预测性调度算法的深入研究和应用，本书为读者提供了构建高性能、可靠和可预测的硬实时系统的理论基础和技术指导。无论是对于研究人员还是工程师来说，这本书都是了解和掌握硬实时系统关键技术不可或缺的资源。

统信UOS桌面操作系统使用手册详细介绍了统信UOS桌面操作系统V20专业版的安装和使用。在基本操作部分，涵盖了用户登录、锁屏、注销以及系统关机重启等操作流程。其中，用户可以通过图形登录和远程登录两种方式进入系统。在注销和关机重启环节，手册分别介绍了图形登录方式注销和远程登录注销的不同步骤，确保用户可以安全关闭或重启系统，以及在不同登录状态下如何操作。 启动级别（切换）和分辨率配置是系统运行的重要组成部分。启动级别的切换可以帮助用户调整系统启动时的服务优先级，从而优化系统性能或修复启动问题。分辨率的配置对显示效果有着直接影响，用户可根据自己的需求对系统分辨率进行配置，以获得更好的视觉体验。 系统管理部分详细介绍了如何使用系统监视器、设备管理器、文件管理器和日志收集工具等核心工具。系统监视器是一个用于监控系统状态和性能的工具，它可以帮助用户了解系统的实时运行情况，包括CPU、内存、磁盘和网络等资源的使用状况。设备管理器则允许用户查看和管理计算机中的硬件设备，进行驱动安装和更新，以及解决硬件相关问题。文件管理器是用户日常操作中最常使用的工具，提供了全面的文件和目录管理功能，如查看、创建、删除、移动和复制文件或文件夹等。文件保险箱则是提供给用户的一个安全存储空间，用于保护个人隐私和重要数据不被未经授权访问。磁盘管理功能允许用户对磁盘进行分区、格式化以及检查和修复磁盘错误等操作。日志收集工具则有助于收集系统运行的相关日志信息，便于用户进行问题排查和系统维护。 此外，手册还包含了对主菜单的介绍，让用户能快速找到并使用各个功能和设置项。 这份手册不仅是对统信UOS桌面操作系统的全面指南，也是用户快速上手和深入理解系统功能的实用工具书。通过阅读这份手册，用户可以更加熟练地操作统信UOS，充分利用其提供的各种功能，从而提高工作效率和系统使用体验。

操作系统实验报告----进程管理 本实验报告的主要目的是掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况，深入理解进程、进程树等概念，并掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用。此外，还将分析进程竞争资源的现象，并学习解决进程互斥的方法。 一、进程管理实验目的 1. 掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况 2. 加深对进程、进程树等概念的理解 3. 掌握 Linux 中如何加载子进程自己的程序 4. 掌握父进程通过创建子进程完成某项任务的方法 5. 掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用 6. 分析进程竞争资源的现象，学习解决进程互斥的方法 二、实验内容 （一）进程的创建 1. 编写一段程序，使用系统调用 fork() 创建两个子进程。当此程序运行时，在系统中有一个父进程和两个子进程活动。让每一个进程在屏幕上显示一个字符。 （二）进程树的创建 1. 运行以下程序，分析程序执行过程中产生的进程情况。 #include main(){ int p,x; p=fork(); if (p>0) fork(); else{ fork(); fork(); } sleep(15); } 实验步骤： 1. 编译连接：gcc –o forktree forktree.c 2. 后台运行：./forktree & 3. 使用 pstree –h 查看进程树 运行结果： ├─gnome-terminal─┬─bash─┬─forktree─┬─forktree─┬─forktree───forktree │ │ │ │ └─forktree │ │ │ └─forktree │ │ └─pstree 分析：程序运行，系统首先创建一个进程 forktree，执行到 p=fork() 创建一个子进程 forktree，子进程获得处理机优先执行，父进程等待；执行 else，当执行到第一个 fork() 函数时，子进程创建了一个进程 forktree，称之为孙进程，孙进程获得处理机往下执行，子进程等待；执行到第二个 fork() 函数时，孙进程又创建一个进程 forktree，称之为重孙进程，重孙进程很快执行完，将处理机还给孙进程，孙进程很快执行完，将处理机还给子进程；子进程继续往下执行，执行到第二个 fork() 函数，又创建一个进程 forktree，称之为第二孙进程，并获得处理机执行，此进程很快执行完，将处理机还给子进程，子进程也很快执行完，将处理机还给父进程，父进程 P>0 执行 if 语句，运行 fork() 函数，又创建一个进程 forktree，称之为第二子进程，此进程获得处理机执行很快运行完，将处理机还给父进程，父进程运行 sleep(15) 语句，休眠 15 秒，用 pstree 命令查询进程树。 （三）进程之间的关系 1. 运行程序，分析运行结果。 #include main(){ int p,x,ppid,pid; x=0; p=fork(); if(p>0) { printf("parent output x=%d\n",++x); ppid=getpid(); printf("This id number of parent is:ppid=%d\n",ppid); } else { printf("child output x=%d\n",++x); pid=getpid(); printf("This id number of child is:pid=%d\n",pid); } } 运行结果： Parent output x=1 This id number of parent is:ppid=3110 Child output x =1 This is number of child is:pid=3111 分析：fork 创建进程的时候子进程与父进程共享代码区，子进程复制父进程的数据区，所以，两个进程中的数据互不影响都是 1。 （四）进程的竞争资源 1. 编写一个死循环程序，观察进程的行为。 #include main(){ while（1）{ } } 实验步骤： 1. 编译：gcc loop.c –o loop 2. 运行：./loop & 本实验报告旨在让学生掌握 Linux 中进程的创建方法及执行情况，深入理解进程、进程树等概念，并掌握系统调用 exit() 和 _exit() 的使用。此外，还将分析进程竞争资源的现象，并学习解决进程互斥的方法。

文档支持目录章节跳转同时还支持阅读器左侧大纲显示和章节快速定位，文档内容完整、条理清晰。文档内所有文字、图表、函数、目录等元素均显示正常，无任何异常情况，敬请您放心查阅与使用。文档仅供学习参考，请勿用作商业用途。 你是否渴望高效解决复杂的数学计算、数据分析难题？MATLAB 就是你的得力助手！作为一款强大的技术计算软件，MATLAB 集数值分析、矩阵运算、信号处理等多功能于一身，广泛应用于工程、科学研究等众多领域。 其简洁直观的编程环境，让代码编写如同行云流水。丰富的函数库和工具箱，为你节省大量时间和精力。无论是新手入门，还是资深专家，都能借助 MATLAB 挖掘数据背后的价值，创新科技成果。别再犹豫，拥抱 MATLAB，开启你的科技探索之旅！

操作系统是计算机科学的基础课程之一，对于自学者而言，掌握其概论至关重要。02323《操作系统概论》这门课程涵盖了操作系统的基本概念、设计原理以及实现技术，旨在帮助学习者理解操作系统如何管理和控制计算机资源，以提供高效、安全、用户友好的环境。 在考前辅导中，重点应该关注以下几个知识点： 1. **操作系统的定义与功能**：操作系统是管理计算机硬件与软件资源的系统软件，它的主要功能包括进程管理、内存管理、文件管理、设备管理以及作业调度等。 2. **进程管理**：学习者需要了解进程的概念、状态转换、进程调度算法（如FCFS、SJF、优先级调度、多级反馈队列等）以及进程间的通信机制（如管道、消息队列、共享内存等）。 3. **内存管理**：这部分内容包括虚拟内存、内存分配策略（如首次适应、最佳适应、最差适应等）、页面置换算法（如LRU、LFU、OPT等）以及段页式存储管理。 4. **文件管理**：学习者需要理解文件的组织结构、目录管理、文件的存取方法（如顺序存取、直接存取、索引存取等）以及文件的保护和备份策略。 5. **设备管理**：这部分主要包括I/O设备的工作原理、I/O控制方式（如程序控制、中断控制、DMA等）以及磁盘调度算法（如FCFS、SCAN、C-SCAN等）。 6. **作业调度与进程调度的区别**：作业调度是针对作业的长期调度，决定哪个作业进入主存；而进程调度则是对已经处于内存中的进程进行短期调度，决定哪个进程获得CPU执行。 7. **死锁**：理解死锁的四个必要条件，死锁预防、避免和检测的策略，以及如何处理死锁。 8. **安全性和权限**：操作系统如何通过访问控制、权限模型来确保系统的安全性，防止未授权的访问和操作。 在准备考试时，利用“高教自考02323《操作系统概论》考前辅导电子书”这样的资源，可以在工作间隙有效复习，强化理解和记忆。注意文件名中有"杀毒软件误报问题！.txt"，这意味着可能电子书中包含的某些内容被杀毒软件误判，使用前需确认文件的安全性，以防止潜在的病毒或恶意软件。 操作系统概论的学习是一个系统的过程，需要理论结合实践，深入理解每个知识点，并通过做练习题巩固，这样才能在考试中取得理想的成绩。

北京交通大学是一所位于北京的重点大学，其计算机科学与技术学科在国内外享有较高的学术声誉。该大学开设的操作系统慕课（MOOC），是面向广大对计算机科学感兴趣的学者和专业人士的在线课程，尤其注重实践操作和实验环节。通过该MOOC课程，学习者可以深入理解操作系统的基本概念、原理和设计方法，以及操作系统的内部工作机制。 本压缩包包含了该慕课实验的所有材料，包括实验指南、实验框架、测试用例以及提交脚本等。实验内容涉及操作系统的核心组件，比如进程管理、内存管理、文件系统和设备驱动等。学习者通过完成实验，可以实现一个简单的操作系统内核，或是对现有的操作系统内核进行分析和优化。每个实验都会要求学习者完成特定的任务，如编写代码、设计算法或进行系统调用，并通过测试用例来验证实验的正确性。 在操作系统实验过程中，学习者需要掌握C语言编程技能，因为这是操作系统开发中最常用的编程语言之一。此外，还需了解汇编语言以及对计算机组成原理有一定的了解。实验通常还会涉及到使用虚拟机和调试工具，比如QEMU和GDB，以便在安全的环境下进行实验和测试。 该慕课实验的设计旨在通过实践来加深学习者对操作系统的理解和应用能力，使其能够在未来进行更深入的研究或是在计算机相关行业工作时，能够更好地理解和处理操作系统相关的问题。 对于希望从事操作系统研究或开发的计算机科学学生和专业人士来说，这类MOOC课程是极具价值的学习资源。它不仅提供了与传统课堂教学不同的学习模式，而且通过动手实践，提高了学习者的综合技能，使其对操作系统的内在工作有更直观的理解。 该压缩包文件的文件名称为"BJTU_OS_Labs-master"，表明这是一个关于操作系统实验的主干项目，包含了所有必要的材料和文档，是学习者进行实验操作的核心资料。通过这个项目，学习者可以逐步构建自己的操作系统知识体系，并在实践中不断提升自己的技术能力。

《UCOSIII中文资料》包含了对嵌入式操作系统UCOSIII的深入理解和实践指南，尤其强调了其在STM32微控制器上的移植过程。UCOSIII是一款广泛应用的实时操作系统（RTOS），它以其高效、可扩展性和灵活性而备受赞誉。这份资料集合了UCOSIII的手册中文翻译，以及在STM32平台上进行移植的详细步骤，对于学习和应用UCOSIII的开发者来说，是一份宝贵的资源。 UCOSIII作为一款RTOS，它的核心特性包括抢占式调度、任务间通信、内存管理、信号量和互斥锁等。这些功能使得UCOSIII能够有效地管理多个并发任务，确保了系统的实时响应性。手册中文翻译部分详细介绍了UCOSIII的内核机制，帮助读者理解如何利用这些机制来设计高效的嵌入式系统。 移植UCOSIII到STM32的过程涉及到硬件抽象层（HAL）的适配、中断服务程序（ISR）的配置以及存储器布局的规划。《uCOS-III移植到stm32.pdf》文档详细解释了这些步骤，包括设置启动代码、初始化堆栈、配置时钟系统、设置中断向量表等，这些都是成功移植的关键。STM32是基于ARM Cortex-M内核的微控制器，因其高性能和低功耗特性，在嵌入式领域广泛使用。 此外，文档还可能涉及到了图形用户界面（GUI）的移植，如《uCGUI在stm32内核上的移植.pdf》。uCGUI是一个轻量级的GUI库，它可以与UCOSIII结合使用，为嵌入式设备提供图形化界面。移植过程中可能涵盖了uCGUI的配置、显示驱动的编写、事件处理机制的实现等内容，这对于提升用户体验至关重要。 通过这些资料，开发者不仅可以掌握UCOSIII的基本原理，还能学习到如何将其与STM32平台相结合，实现复杂的嵌入式项目。无论你是初学者还是有经验的工程师，这套资料都将为你提供宝贵的知识和实践经验，助你在嵌入式操作系统的世界中游刃有余。

目前，大多数的产品开发是在基于一些小容量的单片机上进行的。51系列单片机，是我国目前使用最多的单片机系列之一，有非常广大的应用环境与前景，多年来的资源积累，使51系列单片机仍是许多开发者的首选。针对这种情况，近几年涌现出许多基于51内核的扩展芯片，功能越来越齐全，速度越来越快，也从一个侧面说明了51系列单片机在国内的生命力。 多年来我们一直想找一个合适的实时操作系统，作为自己的开发基础。根据开发需求，整合一些常用的嵌入式构件，以节约开发时间，尽最大可能地减少开发工作量;另外，要求这个实时操作系统能非常容易地嵌入到小容量的芯片中。毕竟，大系统是少数的，而小应用是多数而广泛的。显而易见，μC/OS—II是不太适合于以上要求的，而Keil C所带的RTX Tiny不带源代码，不具透明性，至于其FULL版本就更不用说了。 1 KeiI C51与重入问题 说到实时操作系统，就不能不考虑重入问题。对于PC机这样的大内存处理器而言，这似乎并不是一个很麻烦的问题，借用μC/OS—II RTOS的说法，即要求在重入的函数内，使用局部变量。但5l系列单片机堆栈空间很小，仅局限在256字节之内，无

《uCOS-III v3.03 官方源码详解》 uCOS-III，全称为Micrium uC/OS-III，是一款知名的实时操作系统（RTOS），专为嵌入式系统设计。作为版本v3.03，它在继承前代特性的同时，对性能、稳定性和易用性进行了进一步优化，是众多嵌入式开发者的首选。 uCOS-III的核心特点在于其抢占式多任务调度机制，允许系统同时执行多个任务，并根据优先级进行切换。这种设计使得它能应对各种复杂的实时需求，尤其适合那些对响应时间有严格要求的应用场景。源码的开放性让开发者能够深入理解其内部工作原理，进行定制化开发，以满足特定项目的需求。 源代码结构清晰，遵循模块化设计原则，主要包括以下几个关键部分： 1. **任务管理**：uCOS-III的任务管理模块负责创建、删除、挂起、恢复和优先级调整等任务操作。每个任务都有独立的堆栈空间，确保了任务间的资源隔离。 2. **内存管理**：内存管理模块提供动态内存分配和释放功能，支持堆内存的管理，确保内存资源的有效利用。 3. **事件旗标**：事件旗标用于任务间的同步和通信，通过设置和清除旗标来触发任务的上下文切换。 4. **信号量**：信号量机制用于保护共享资源，防止多任务同时访问导致的数据冲突。 5. **互斥量**：互斥量提供更高级别的同步机制，确保同一时刻只有一个任务可以访问特定资源。 6. **定时器**：uCOS-III内置的定时器模块可实现周期性和一次性定时任务，满足各种延时和计时需求。 7. **消息队列**：消息队列是任务间异步通信的重要工具，允许任务以消息形式交换数据。 8. **中断服务**：中断处理机制是嵌入式系统中的关键部分，uCOS-III提供了中断处理框架，保证中断处理的快速响应和任务间的平滑切换。 9. **系统调用接口**：uCOS-III提供了丰富的API函数供应用程序调用，实现操作系统功能的调用。 10. **移植层**：uCOS-III设计了灵活的硬件抽象层，使得系统能够轻松地移植到不同架构的处理器上。 学习并理解uCOS-III v3.03的源码，不仅可以提升开发者对RTOS的理解，也有助于掌握嵌入式系统设计的基本原理和最佳实践。通过分析源码，开发者可以深入探究任务调度、内存管理、任务间通信等关键机制，提高系统优化和调试的能力。 在实际项目中，开发者可以根据需求选择使用uCOS-III提供的各种功能，如任务调度、内存管理策略，以及如何利用信号量、互斥量、事件旗标和消息队列等机制实现任务间的同步与通信。同时，通过深入研究源码，开发者还能针对具体应用场景，定制化修改或扩展uCOS-III，以达到最优的系统性能和资源利用率。 uCOS-III v3.03的官方源码是一份宝贵的教育资源，对于想要深入了解嵌入式实时操作系统及其应用的开发者来说，具有极高的学习价值。通过深入研究这份源码，开发者将能更好地理解和应用uCOS-III，从而提升其在嵌入式领域的专业技能。