操作系统课程设计题目-2015

操作系统课程设计题目与要求

一、课程设计要求：

1．根据每道题的人数选定题目。（如果自己有好的想法可以与我联系，可以做其他的题目） 2．分析设计要求，给出解决方案，建立必要的数据结构，然后设计总体流程（包括界面）、详细设计必要的算法，并最终显示结果。基于WINDOWS或LINUX操作系统都可以，用何种编程语言都有可以。

3．提交设计报告，包括设计要求、设计思想流程、设计所涉及的主要数据结构、程序清单、运行结果、设计心得、参考资料等。

4．严禁抄袭，复制设计内容，查出后相关同学设计成绩以零分处理。 5．所提交源程序应是能够运行通过的完整程序。 6．课程设计参考评分标准：

设计思想说明（10分）；数据结构的说明（6分）；各模块的算法流程图（10分）；程序清单：注意加注释（包含关键字、方法、变量等），在每个模块前加注释；（共70分，其中书面源程序占35分，实验的检查结果、程序的运行情况占35分）体会，总结及体会建议（4分）。

二、设计题目

1． Windows多线程控制台程序

目的：学习和掌握如何编写Windows多线程控制台程序。通过编写程序，加深对进程和线程关系的理解，掌握多线程程序的执行和编写技巧。

设计要求：写一个单进程多线程的Windows控制台程序，该程序在一个进程内建立N个线程来执行指定的任务。N由命令行传递给系统。

Win32控制台程序中，主函数的格式如：

Void main(int argc,char *argv[])，可以获取命令行参数。

通过VC++“工程/设置”的C/C++属性页设置应用程序为“MTD”多线程。 利用win32 API CreateThread()来生成线程。 2． 睡眠理发师问题

目的：了解信号量机制，了解并掌握进程同步和互斥机制，熟悉信号量的操作函数，利用信号量实现对共享资源的控制。

设计要求：

（1）编写程序实现理发师与顾客进程的同步。

问题描述：这是一种经典的IPC问题，理发店有一位理发师，一把理发椅和n把用来等候

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理发的椅子。如果没有顾客，则理发师在理发椅上睡觉，顾客理来时，如理发师闲则理发，否则如有空椅则坐等，没有空椅则离开，编写程序实现理发师和顾客程序，实现进程控制，要求不能出现竞争。

（2）将（1）题中问题修改为有两位理发师，设计程序实现同步控制。

问题提示：可以用一个变量waitting来记录等候理发的顾客数，另使用三个信号量：用来记录等候理发的顾客数customers；用来记录理发师是否空闲的信号量barbers，一个用于互斥访问waitting变量的mutex.。

3． 进程调度模拟程序

目的：深入掌握进程调度的概念原理和实现方法。

设计要求：编写一个进程调度程序，允许多个进程并行执行。

进程调度算法：采用最高优先数优先的调度算法（即把处理机分配给优先数最高的进程）、先来先服务算法、按时间片轮转调度算法，最终总结该算法的优缺点，写出设计体会。

每个进程有一个进程控制块（PCB）表示，进程控制块可以包含如下信息： 进程名、优先数、到达时间、需要运行时间、已用CPU时间、进程状态等等。

进程的优先数及需要的运行时间可以事先人为指定（也可以由随机数产生）。进程的到达时间为输入进程的时间。进程的运行时间以时间片为单位进行计算。每个进程的状态可以是就绪W（wait）、运行R（run）或完成F（finish）三种状态之一。

4． 进程调度模拟程序

目的：深入掌握进程调度的概念原理和实现方法。

设计要求：编写一个进程调度程序，允许多个进程并行执行。

进程调度算法：采用最高优先数优先与按时间片轮转调度结合算法，最终总结该算法的优缺点，写出设计体会。

如果运行下个时间片后，进程的已占用CPU时间已达到所需要的运行时间，则撤消该进程，如果运行一个时间片后进行已占用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。

5． 读者与写者问题（同步问题）

目的：了解进程同步的概念，理解信号量机制的原理，掌握运用信号量解决进程同步问题的方法，进而学会运用进程的同步与互斥。

设计要求：编程模拟读者与写者问题，要求显示结果。 问题描述：

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（1）多个进程共享一个文件，其中只读文件的称之为读者，其余只写文件的称为写者。读者可以同时读，但是写者只能独立写。

（2）对（1）修改，使得它对写者优先，即一旦有写者到，后续的读者都必须等待，而无论是否有读者在读文件。

6． 模拟文件管理系统

目的：深入了解文件管理系统，初步掌握文件管理系统的实现方法。

设计要求：编写一程序，模拟一个简单的文件管理系统。树型结构，目录下可以是目录，也可以是文件。

在此文件管理系统，可实现的操作有： 改变目录：格式：cd <目录名> 显示目录：格式：dir[<目录名>] 创建目录：格式：md <目录名> 删除目录：格式：rd<目录名> 新建文件：格式：edit<文件名> 删除文件：格式：del<文件名> 退出文件系统：exit 实现参考：

（1） 文件系统采用二叉树型存储结构，结点结构如下： Struct FileNode {

Char filename[FILENAME_LEN];//文件名/目录名 Int isdir ;//目录、文件的识别标志 Int i_nlink;//文件链接数 Int adr;//文件的地址

Struct FileNode *parent,*child;//指向父亲的指针和左孩子的指针

Struct FileNode *sibling_prev,*sibling_next;//指向前一个兄弟的指针和后一个兄弟的指针。 }

（2） 目录名和文件名支持全路径名和相对路径名，路径名各分量间用“/”隔开 （3） 功能具体描述：

改变目录：改变当前工作目录，目录不存在是给出出错信息

显示目录：显示指定目录下或当前目录下所有文件和一级目录（选做：带/s参数的dir命令，显示所有子目录）

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创建目录：在指定路径或当前路径下创建指定目录。重名时给出出错信息。

删除目录：删除指定目录下所有文件和子目录。要删目录不空时，要给出提示是否要删除。 创建文件：创建指定名字的文件，只要创建表示文件的节点即可，内容及大小不考虑。 删除文件：删除指定文件，不存在时给出出错信息。 退出文件系统：exit （4） 总体流程： 初始化文件目录

输出提示符，等待接受命令，分析键入的命令；

对合法的命令，执行相应的处理程序，否则输出错误信息，继续等待新命令。直到键入exit退出为止。

7． 内存的申请与释放

目的：了解操作系统内存分配的算法。 设计要求：

（1） 定义一个自由存储块链表，按块地址排序，表中记录块的大小。当请求分配内存时，扫描自由存储块链表，址到找到一个足够大的可供分配的内存块，若找到的块大小正好等于所请求的大小时，就把这一块从自由链表中取下来，返回给申请者。若找到的块太大，即对其分割，并从该块的高地址部分往低地址部分分割，取出大小合适的块返回给申请者，余下的低地址部分留在链表中。若找不到足够大的块，就从操作系统中请求另外一块足够大的内存区域，并把它链接到自由块链表中，然后再继续搜索。

释放存储块也要搜索自由链表，目的是找到适当的位置将要释放的块插进去，如果被释放的块的任何一边与链表中的某一块临接，即对其进行合并操作，直到没有合并的临接块为止，这样可以防止存储空间变得过于零碎。

（2） 空闲区采用分区说明表的方法实现（1）中的功能。要求同上。 8． Windows磁盘直接读写实验 目的：了解磁盘设备编程的特点。

设计要求：通过本实验了解在windows系统中如何直接使用磁盘的读写功能；所编应用程序能够响应用户指定的读写磁盘扇区的请求，也能提供查看磁盘相关参数的功能。技术的关键是使用了windows提供的API（应用程序接口）来实现所要求的功能。用户可以利用API进行底层的磁盘操作。

相关知识：（下列函数的详细使用方法参看VC++的MSDN文档）

（1） CreateFile:用来创建或者打开一个文件、管道、磁盘设备等，它返回一个句柄用于以后对这信对象的访问。

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