《操作系統》試驗指導書成都理工大學工程技術學院計算機科學與技術系2023.9目 錄試驗一 生疏Windows2023/XP中的進程和線程試驗二 編程實現進程的把握

操作系統中的經典線程同步問題死鎖避開—銀行家算法的實現Windows頁面置換算法的模擬實現磁盤調度中的電梯調度算法實現Windows中的消息機制試驗一 生疏Windows2023/XP中的進程和線程一、試驗目的1Windows2023/XP2、通過任務治理器識別操作系統中的進程和線程的相關信息。3spy++.exeWindows二、試驗理論根底及教材對應關系1、試驗理論根底：操作系統中的進程和線程的概念；PCB的各項指標含意；22章。三、試驗內容與步驟1、啟動操作系統自帶的任務治理器：Ctrl+Alt+Del行”，并輸入“taskmgr.exe”。如以以下圖所示：、調整任務治理器的“查看”中的相關設置，顯示關于進程的以下各項信息，并完成下表〔填滿即可〕：表一：統計進程的各項主要信息序號進程名稱ID線程數量占用內存優先級CPU虛擬內存123456783Word”，在任務治理器中找到該軟件的登記，并將其完畢掉。再從任務管理器中分別找到以下程序：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe，試著完畢它們，觀看到的反響是 ，緣由是 。4、在任務治理器中找到進程“explorer.exe”，將之完畢掉，并將桌面上你翻開的所有窗口最小化，看看你的計算機系統起來什么樣的變化 、得到的結論是 〔說出explorer.exe進程的作用〕。5、運行“spy++.exe”應用軟件，點擊按鈕“ ”，切換到進程顯示欄上，查看進程“explorer.exe”的各項信息，并填寫下表：表二：統計線程的各項信息進程：explorer.exe中的各個線程序號IDID根本優先級當前優先級CPU上下文開關123456678910111213146、留意某些線程前有“＋”，如以下圖：的差異是 。

，說明二者之間四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗二 編程實現進程的把握一、試驗目的1、進一步把握進程的相關概念2Windows2023/XPAPI3、了解進程的地址空間的含義。二、試驗理論根底及教材對應關系1、試驗理論根底：操作系統中的進程和線程的概念；進程的各種把握；223章的內容。三、試驗內容與步驟1、啟動應用程序“ProcessInformation.exe”，應消滅下面的界面：2、依次轉變上圖中“下拉組合框”的選項，讀出界面中顯示的各項信息，并完成下填滿即可〕：〔winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe等應用程序〕表一：統計進程的一些信息序號進程名稱IDID優先級線程數Heaps模塊數量123456783IDID”兩欄，總結并畫出以下程序間的親緣關系：winlogon.exe、lsass.exe、csrss.exe、smss.exe。4ProcessInfoProcessInfo.cppCreateProcess〔〕的使用方法。按以下步驟建立一個工程工程，將記事本應用程序運行起來，即創立了一個的進程。步驟1、創立一個基于MFC的應用程序。步驟2、在應用程序類型中選取“基于對話框”的選項。步驟3、直接點擊完成，系統將為你創立一個工程工程。步驟4、然后在“資源視圖”中，翻開對話框“IDD_MY_DIALOG”，將消滅以下對話框：步驟5、翻開界面上的“工具箱”，放置一個“按鈕”，如以以下圖：6、雙擊上面的“Button1”按鈕，切換到代碼的編寫處：輸入以下語句：步驟7、編譯并運行此工程工程，看看運行的結果。四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗三Windows中的線程與線程同步現象一、試驗目的1Windows2、生疏線程不同步時的現象及環境因素。3、把握一種同步對象的使用。二、試驗理論根底及教材對應關系1、線程和線程不同步的生疏。2、線程間的同步和通信。32章中關于線程的各節。三、試驗內容與步驟1、定義全局變量inti=0;初始值置為0。2、創立兩個線程，一個對i執行加1操作，另一個對i執行減1操作。兩個線程執行一樣的次數。明顯，正常狀況下，i0。#include<stdio.h>#include<windows.h>#defineMaxCount9000000 //循環次數要很大，可屢次嘗試一些值DWORD stdcallfun1(LPVOIDp1){for(intj=0;j<MaxCount;j++){i++;}return0;}DWORD stdcall fun2(LPVOIDp1){for(intj=0;j<MaxCount;j++){i--;}return0;}3、觀看兩個線程執行后的狀況，可以覺察最終i0數，有時是很大的負數，這就是多個線程在操作同一個變量i時，未同步時帶來的嚴峻問題。還應當了解，在多個線程操作共享的變量時，才需要考慮同步問題。5、給這兩個線程加上同步代碼，再來觀看對i2可：CRITICAL_SECTIONcs;DWORDstdcallfun1(LPVOIDp1){for(intj=0;j<MaxCount;j++){::EnterCriticalSection(&cs);i++;::LeaveCriticalSection(&cs);}}DWORD stdcall fun2(LPVOIDp1){for(intj=0;j<MaxCount;j++){::EnterCriticalSection(&cs);i--;::LeaveCriticalSection(&cs);}}參與的同步代碼的兩個線程，無論如何執行，i的值總是0，結果是正確的。、主函數的寫法intmain{DWORDid1,id2;HANDLEhThread[2];::InitializeCriticalSection(&cs);hThread[0]=::CreateThread(0,0,fun1,0,0,&id1);hThread[1]=::CreateThread(0,0,fun2,0,0,&id2);::WaitForMultipleObjects(2,hThread,1,INFINITE);printf(“i=%d\n“,i);::DeleteCriticalSection(&cs);getchar;return0;}四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗四操作系統中的經典線程同步問題一、試驗目的1Windows2、把握死鎖產生的緣由。3、把握信號量、互斥量、大事、臨界區等同步對象的使用。二、試驗理論根底及教材對應關系1、進程和線程的關系。2、線程間的同步和通信。3、本試驗內容主要對應于教材第2章中關于線程的各節、第3章中關于死鎖的各節。三、試驗內容與步驟1、運行試驗程序“Reader_Writer.exe”，消滅如下界面：2、交替點擊“創立讀者線程”和“創立寫者線程”按鈕，消滅如下界面：3、觀看其次步的試驗現象，屢次試驗，可總結為：的“讀者”燈的狀態是 、其余的“寫者”燈的狀態是 。其余的“寫者”燈的狀態是 、其余的“讀者”燈的狀態是 。這說明“讀者”間的關系是 、“讀者”之間的關系是 、“讀者－寫者”之間的關系是 。〔填相容、互斥〕4、翻開工程文件“Reader_Writer”，查找以下函數的用法：AfxBeginThread；創立線程。ResumeThread；讓線程恢復運行。CreateMutex；創立互斥量。ReleaseMutex；刪除互斥量。CreateSemaphore；創立信號量。ReleaseSemaphore刪除信號量。WaitForSingleObject；等待同步對象。CloseHandle；關閉內核對象的句柄。5、運行“Dining.exe”應用程序，觀看線程間“死鎖”時的狀態。main4向屏幕輸出幾個字符后，就自己完畢掉。四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗五 死鎖避開—銀行家算法的實現一、試驗目的1、把握死鎖產生的緣由和必要條件。2、把握銀行家算法的實現二、試驗理論根底及教材對應關系1、處理機調度與死鎖。2、死鎖的產生與預防。3、銀行家算法。三、試驗內容與步驟1、創立C語言工程工程，依據教材上的有關說明，定義相應的數據構造。intAllocMatrix[5][4] //已經安排資源矩陣intRequestMatrix[5][4] //需求矩陣intAvailResource[4] //可用資源向量intTryProcess[5] //嘗試序列2、給各個數據構造設定適宜的初始值。依據教材課后習題22的內容給上述數據構造設定初始值。如：intAllocMatrix[5][4]={{0,0,3,2},{1,0,0,0},{1,3,5,4},{0,3,3,2},{0,0,1,4}

//已經安排資源矩陣};1、2C語言中的定義變量就可同時初始化的方式進展數值初設。3、依據銀行家算法的描述依次進展資源的摸干脆安排，直至成功或失敗，成功則只有全部的摸索都失敗了，才能說明當前狀態是擔憂全的。通常，這種摸干脆算法承受遞歸的方法是很適宜的，程序也是很簡潔的。代碼片段：if( AvailResource[0]>=RequestMatrix[k][0]&&AvailResource[1]>=RequestMatrix[k][1]&&AvailResource[2]>=RequestMatrix[k][2]for(inti=0;i<4;i++)AvailResource[i]-=AllocMatrix[k][i]; //恢復資源int SearchSecurity(intlevel)//遞歸函數{if(level==4){……}else{}

SearchSecurity(level+1);//有條件遞歸調用自己……}其余由大家自行完成。四、試驗材料的提交與成績評定、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門依據成績。試驗六 Windows內存治理一、試驗目的1、生疏程序的運行時動態鏈接。2Windows3WindowsAPI二、試驗理論根底及教材對應關系1、應用程序的動態鏈接。2、內存的分頁治理、虛擬內存的技術。34章。三、試驗內容與步驟1、運行“SystemInfo.exe”應用程序，消滅如下界面：從該界面上可以看到Windows2023/XP系統中的分頁大小〔Size〕是：4,096，4K1SYSTEM_INFOsinf;GetSystemInfo(&sinf);2、運行“VMSTATE.exe”應用程序，消滅如下界面：從界面上可以看到，本計算機中所安裝的物理內存的大小“TotalPhys”，可用物理內存的大小“AvailPhys”。翻開源文件，生疏或者信息函數的使用：MEMORYSTATUSms={sizeof(ms)};GlobalMemoryStatus(&ms);3、運行“VMAlloc.exe”應用程序，把握其用法和功能：翻開源文件，生疏以下操作虛擬存儲空間函數的使用：VirtualAlloc()、VirtualQuery()、VirtualFree()。4VMMap.exe”應用程序，了解程序的功能，讀懂其顯示的每一行信息的含義：從上面顯示的信息中，談談自己對虛擬儲存空間的生疏〔100〕。四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗七 分頁內存治理算法模擬一、試驗目的1、生疏根本分頁存儲治理。2、建立描述分頁內存治理中的頁名目表、頁表構造。3、實現進展虛擬內存到物理內存的映射算法。二、試驗理論根底及教材對應關系1、操作系統中內存治理。2、根本分頁內存、分段內存治理。3、頁名目表、頁表的作用，以及虛擬地址到物理地址的映射關系。三、試驗內容與步驟題目：分頁存儲治理的設計與實現。某系統承受了兩級頁表機制，可使頁表所占用內存盡量少，分頁地址變換機構如以以下圖所示：分頁地址變換機構頁名目表共1024項，每個頁表1024項，每頁的大小是4K個字節。地址轉換時，先由分段部件生成線性地址，再由上面所述的分頁部件，依據線性地址中的頁名目索引在頁名目表中找相應的項，該項值為所需頁表在內存的塊號，找到該頁表后，12位偏移直32位的物理地址。110個段，：1－8202300H處開頭由低3G＋4M開頭的線性地址空間；9段〔緩沖區〕放在400000H開頭的內存，映射的線性地址同物理地址；顯存從B8000H開頭，映射到3G開頭的線性地址空間。1、請設計并填寫頁名目表和頁表〔需說明每張表的內存地址〕〔2〕、線性地址為：C0401010H、C0404010H、C0414010H，則物理地址是多少，所在段的段名是什么？〔需寫出計算的具體步驟〕試驗步驟：1、定義頁名目表、頁表的數據構造，以及必要的數據。#define_Size4096//頁面大小#defines 26//此題定義的總的頁面個數#defineFirstLinearAddr 線性地址3G+4M#defineSecondLinearAddr 0x400000 //線性地址0x400000#defineThirdLinearAddr 0xC0000000//3G#defineIDT0#defineTSS1#defineGDT2#definePDT3 //頁名目表的下標#definePT14 #definePT25 #definePT36 #definePT47 // 省略其它頁表#defineCODE20#defineSTACK21#defineDATA22#defineBUFFER23#defineDISPLAYMEM242、初始化頁名目表、頁表中的數據p=(unsignedint*)PysicalMemAddr[PDT]; //p指向頁名目表=(unsignedint)PysicalMemAddr[PT1];//1個頁表的地址填入頁名目表中p=(unsignedint*)PysicalMemAddr[PT1]; //p1個頁表p[(FirstLinearAddr+4096*IDT)>>12&0x3FF]=(unsignedint)PysicalMemAddr[IDT];//IDT頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*TSS)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[TSS];//將TSS頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*GDT)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[GDT];//將GDT頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*PDT)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[PDT];//將PDT頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*PT1)>>12 & 0x3FF] = (unsignedint)PysicalMemAddr[PT1];//將PT1頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*PT2)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[PT2];//將PT2頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*PT3)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[PT3];//將PT3頁的起始地址填入頁表p[(FirstLinearAddr+4096*PT4)>>12 & 0x3FF] = int)PysicalMemAddr[PT4];//將PT4頁的起始地址填入頁表、虛擬地址到物理地址的變換linear=0xC0401010;p=(unsignedint*)PysicalMemAddr[PDT]; //p指向頁名目表pTable=(unsignedint*)p[linear>>22]; //pTable指向頁表pChar(char*)pTable[linear>>12&0x3FF];//pChar指向物理內存printf(“Linear:0x%Xisin%s\n“,linear,pChar);自行變換線性地址：C0404010H、C0414010H四、試驗材料的提交與成績評定1、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗八 頁面置換算法的模擬實現一、試驗目的1、生疏根本分頁存儲治理。2FIFO3LRU二、試驗理論根底及教材對應關系1、操作系統中內存治理。2、根本分頁內存、分段內存治理。3、常用頁面置換算法的實現。三、試驗內容與步驟1、定義相關數據#defineInitPysiBlocks4#defineMaxs16：unsignedintPysicalBlocks[InitPysiBlocks]={0};unsignedintSequence[30]={1,2,3,6,4,7,3,2,1,4,7,5,6,5,2,1};unsignedFIFO(unsigned*py,unsigned*pg)unsignedLRU(unsigned*py,unsigned*pg)3、查看運行結果是否與手工計算全都。四、試驗材料的提交與成績評定、本試驗的試驗報告一份〔電子版或紙質版一份，具體形式由任課教師確定，格式參考學院統一試驗報告〕2、試驗源程序一份，請說明題號〔電子版〕備注：做下一次試驗之時提交上一次試驗的材料，由各班學習委員以班為單位收集并上交任課教師。310分，由指導教師依據學生試驗表現和試驗材料進展評定，本門課程完畢后試驗平均成績〔/試驗次數〕依據10％的比例記入期末考試總成績。試驗九 磁盤調度中的電梯調度算法實現一、試驗目的1I/O2、理解磁盤的工作原理與各種調用算法。3SCAN〔電梯調度〕算法的實現。二、試驗理論根底及教材對應關系1IO治理。2、操作系統的磁盤調