操作系统课程设计

课程设计说明书。

课程名称操作系统课程设计。

专业：计算机科学与技术班级： 2014级2班

设计人刘威。

山东科技大学。

2024年05月。

目录。一、生产者与消费者问题 2

1.1需求分析 2

1.3详细设计 2

1.4调试分析 2

1.5用户使用说明 2

二、 32.1需求分析 3

2.3详细设计 3

2.4调试分析 3

2.5用户使用说明 3

三、 43.1需求分析 4

3.3详细设计 4

3.4调试分析 4

3.5用户使用说明 4

四、 54.1需求分析 5

4.3详细设计 5

4.4调试分析 5

4.5用户使用说明 5

五、 65.1需求分析 6

5.3详细设计 6

5.4调试分析 6

5.5用户使用说明 6

六、课程设计总结 7

在多道程序环境下，内存中存在着多个进程，其数目往往多于处理机数目。这就要求系统能按某种算法，动态地将处理机分配给处于就绪状态的一个进程，使之执行。分配处理机的任务是由处理机调度程序完成的。

对于大型系统运行时的性能，如系统吞吐量、资源利用率、作业周转时间或相应的及时性等，在很大程度上取决于处理机调度性能的好坏。因而，处理及调度便成为 os 中至关重要的部分。

1.1.1调度算法目标。

1、根据系统的资源分配策略所规定的资源分配算法。

2、利用编程语言，模拟实现先来先服务、最短作业优先、高响应比优先优先、（抢占式）优先权、时间片轮转调度算法。

3、针对模拟进程，利用进程调度算法进行调度。

1.2概要设计。

1）先到先服务调度算法按照进程的到达时间从小到大进行排序，放入就绪队列中，每次调度都是从就绪队列中选择对头的进程进入内存，运行此程序至完成，然后继续从就绪队列中再次调入一个进程，运行，结束。重复上述过程直到就绪队列中所有进程全部运行完成。（2）最短作业优先调度算法从就绪队列中选出一个服务时间最短的进程，将其调入内存，将cpu分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，然后再从当前就绪队列中选出一个服务时间最短的进程，调入内存执行到完成。

重复此过程直到所有进程全部执行完成。（3）高响应比优先调度算法从就绪队列中选择响应比最高的进程投入运行，直至该进程运行完毕，谢红付上述操作直至就绪队列进程全部完成。（4）抢占式优先权优先调度算法从就绪队列中选出一个优先权最高的进程，将其调入内存，并为其分配cpu，如就绪队列中存在进程优先级高于当前运行内存的优先级，则运行优先级高的进程，另一进程放进就绪队列，然后再次重复上述过程直至进程运行完毕。

（5）时间片轮转调度算法将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把cpu分配给队首进程，并执行一个时间片。当执行的时间片用完，调度进程便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，然后再把cpu分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让。

先到先服务调度算法按照进程的到达时间从小到大进行排序，放入就绪队列中，每次调度都是从就绪队列中选择对头的进程进入内存，运行此程序至完成，然后继续从就绪队列中再次调入一个进程，运行，结束。重复上述过程直到就绪队列中所有进程全部运行完成。

1.3.2最短作业优先调度。

最短作业优先调度算法从就绪队列中选出一个服务时间最短的进程，将其调入内存，将cpu分配给它，使它立即执行并一直执行到完成，然后再从当前就绪队列中选出一个服务时间最短的进程，调入内存执行到完成。重复此过程直到所有进程全部执行完成。。

1.3.3高响应比优先调度。

高响应比优先调度算法从就绪队列中选择响应比最高的进程投入运行，直至该进程运行完毕，谢红付上述操作直至就绪队列进程全部完成。

1.3.4（抢占式）优先权调度。

抢占式优先权优先调度算法从就绪队列中选出一个优先权最高的进程，将其调入内存，并为其分配cpu，如就绪队列中存在进程优先级高于当前运行内存的优先级，则运行优先级高的进程，另一进程放进就绪队列，然后再次重复上述过程直至进程运行完毕。

1.3.5时间片轮转调度。

时间片轮转调度算法将所有的就绪进程按先来先服务的原则排成一个队列，每次调度时，把cpu分配给队首进程，并执行一个时间片。当执行的时间片用完，调度进程便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，然后再把cpu分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。

1.3.1 设计思想。

1.3.2 模块设计。

生产者-消费者问题的总体目标：在windows的开发环境下，利用所学c++语言和数据结构的相关知识，利用程序实现经典的生产者-消费者问题的输出，以帮助我们更好的理解和应用进程同步的原理。

2.1.1算法设计目标。

有一个生产者在生产产品，这些产品将提供给若干个消费者去消费，为了使生产者和消费者能并发执行，在两者之间设置一个具有多个缓冲区的缓冲池，生产者将它生产的产品放入一个缓冲区中，消费者可以从缓冲区中取走产品进行消费，显然生产者和消费者之间必须保持同步，即不允许消费者到一个空的缓冲区中取走产品，也不允许生产者向一个已经放入产品的缓冲区中再次投放产品。

2.2概要设计。

2.2.1生产者功能。

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。

2.2.2消费者功能。

消费者线程从缓冲区中获得物品，然后释放缓冲区。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。

2.3.1 设计思想。

2.3.2 模块设计。

内存管理问题的总体目标：在windows的开发环境下，利用所学c++语言和数据结构的相关知识，利用程序实现内存管理问题的输出，以帮助我们更好的理解和应用进程同步的原理。

3.1.1设计目的。

从不同侧面了解 windows 2000／xp 对用户进程的虚拟内存空间的管理、分配方法。同时需要了解跟踪程序的编写方法(与被跟踪程序保持同步，使用 windows提供的信号量)。对windows分配虚拟内存、改变内存状态，以及对物理内存(physical memory)和页面文件(pagefile)状态查询的 api 函数的功能、参数限制、使用规则要进一步了解。

3.1.2原理分析。

空闲页面是指那些可以保留或提交的可用页面。保留(reserved)页面：保留页面是逻辑页面已分配但没有分配物理存储的页面。

设置这种状态的效果是可以保留一部分虚拟地址，这样，如果不预先释放这些地址，就不能被其他应用程序(如 malloc，localalloc 等)的操作所使用。试图读或写空闲页面或保留页面将导致页面出错异常。保留页面可被释放或提交。

提交(committed)页面：提交页面是物理存储(在内存中或磁盘上)已被分配的页面。可对它加以保护，不许访问或允许只读访问，或允许读写访问。

提交也可以被**以释放存储空间，从而变成保留页面。

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