《計算機操作系統》課程設計任務書中原工學院信息商務學院計算科學系2023年6月

《操作系統課程設計》任務書一、課程名稱：操作系統課程設計二、合用專業:計算機科學與技術三、課程設計學時和學分：學時2周，1學分四、《操作系統課程設計》的目的《操作系統》是一門重要的專業基礎課，是涉及較多硬件知識的計算機系統軟件課程。在計算機軟硬件課程的設立上，它起著承上啟下的作用。操作系統對計算機系統資源實行管理，是所有其他軟件與計算機硬件的唯一接口，所有用戶在使用計算機時都要得到操作系統提供的服務。操作系統課程設計的重要任務是研究計算機操作系統的基本原理和算法，掌握操作系統的進程管理、存儲管理、文獻管理和設備管理的基本原理與重要算法，進一步理解經典操作系統各組成部分的基本原理。目的是使學生掌握常用操作系統（如DOS、Windows或Linux）的一般管理方法，了解它是如何組織和運作的，對操作系統的核心概念和算法有一個透徹的理解，并對系統運營的機制有一個全面的掌握，從而充足理解系統調用與程序設計之間的關系，提高學生進行程序設計的基本能力。五、課程設計的規定1、規定學生已有先導課程《數據結構》和一門高級程序設計語言的基礎。2、在兩周的課程設計環節，規定學生選擇那些最典型的操作系統概念和機制，通過模擬實現的方式來體現操作系統的管理原理與算法，進而深刻理解操作系統的運營機制和數據結構。3、人員、題目分派：各班提成小組，每組1～3人，每組一題。每個小組各成員獨立完畢課程設計，規定自行進行選題的設計、開發、調試與測試,實現課程設計規定的系統功能。4、具體課程設計規定：1）寫出操作系統設計各個階段的具體設計報告；2）可以實現課程設計目的，根據選題內容設計出軟件的結構和功能，寫出系統的重要功能和使用說明；3）設計有效的測試方法與測試數據，提交可運營的軟件系統：最終的軟件對問題的描述應對的無誤，運營穩定、可靠，界面和諧；4）對于不同算法的比較應提供直觀的性能分析方法及數據，寫入課程設計文檔內；5）提交一份課程設計總結報告，寫出本次課程設計的收獲和體會，涉及已解決和尚未解決的問題，進一步完善的設想與建議；6）根據以上內容，提交如下材料：a.源程序、b.執行程序、c.設計文檔、d.測試紀錄、e.不同算法的分析與比較數據。a和b兩項以班級為單位集中上交刻錄光盤，每名學生一個文獻夾，其它各項上交紙質文稿。7）開發環境與語言可自行選擇，VisualVC++6.0、VB、Delphi7、PowerBuild9.0、VisualStudio.NET、GCC等。8)每名同學進行10分鐘的報告和答辯，講解設計方案，演示系統運營。課程設計提交時間：17周，周四、五下午2：00～6：00，規定當場進行系統演示。六、成績評估通過進度檢查、設計答辯和報告評審了解學生的設計水平，根據任務完畢的情況，設計報告的質量，系統運營狀態及平時討論和設計的積極限度全面準確評估成績。評估的重要參考依據有:1、選題難度。2、系統功能的完畢限度（功能、界面、特色、編程量、可用性）。3、設計報告的質量。4、統一上機檢查結果和答辯情況。5、平時檢查情況。課程設計成績將以五級制形式進行評估，其標準如下：1、優秀：軟件運營對的無誤，穩定可靠，界面和諧新奇（圖形界面），有交互性，各種文檔齊全、具體、準確。2、良好：軟件運營對的無誤，穩定可靠，界面和諧，各種文檔齊全、準確。3、中檔：問題描述對的，界面尚可接受。各種文檔齊全、準確。4、及格：問題描述對的，各種文檔齊備。5、不及格：有下列問題之一：問題描述有誤；文檔不齊；軟件運營有錯誤；沒有準時完畢；課程設計有抄襲或是雷同情況。七、課程設計報告規范操作系統課程設計任務書問題定義與分析概要設計及流程圖問題實現及代碼測試結論參考文獻八、課程設計題目一．作業/進程調度算法的模擬（5個子題目）設計目的：熟悉各種作業/進程調度算法的原理。設計規定：用高級語言編寫和調試多個實現不同的作業/進程調度算法的程序。設計內容：實現調度算法：先來先服務調度算法；短作業優先調度算法；高優先權調度算法；高響應比優先算法；基于時間片的輪轉調度的模擬。每種算法設計一個系統，提供一個界面，供用戶輸入等待調度的作業信息，顯示根據相應算法進行調度的結果。設計分工:該題目分為5個子題目。1、先來先服務調度算法；2、短作業優先調度算法；3、高優先權調度算法；4、高響應比優先算法；5、基于時間片的輪轉調度二．銀行家算法模擬（3個子題目）設計目的：熟悉銀行家算法，理解系統產生死鎖的因素及避免死鎖的方法。設計規定：用高級語言編寫和調試一個模擬銀行家算法的程序。設計內容：設計合理的數據結構，用于描述每個進程對資源的規定及分派情況。編寫多個模塊，分別用以完畢：申請資源、顯示資源、釋放資源以及安全性算法。進程數最多為5個，資源種類最多為3類。設計分工：該題目分為3個子題目：1、銀行家算法模擬——系統初始化，數據結構的定義、程序結構的分析設計；2、銀行家算法模擬——資源管理；3、銀行家算法模擬——安全性算法。三．動態分區算法的模擬（6個子題目）設計目的：熟悉內存連續分派方法中各種動態分區算法的原理。設計規定：用高級語言編寫和調試多個實現不同的動態分區算法的程序。設計內容：實現對動態分區算法中初次適應算法、循環初次適應算法、最佳適應算法的模擬。每種算法設計一個系統，提供一個界面，供用戶輸入內存初始狀態以及不同長度作業對內存的申請與釋放的規定，顯示根據每次操作后內存塊的情況。設計分工:該題目分為6個子題目。1、初次適應的分派算法；2、循環初次適應的分派算法；3、最佳適應的分派算法；4、初次適應的回收算法；5、循環初次適應的回收算法；6、最佳適應的回收算法；四．頁面置換算法的模擬（3個子題目）設計目的：熟悉各種頁面置換算法的原理。設計規定：用高級語言編寫和調試多個實現不同的頁面置換算法的程序。設計內容：實現對頁面置換算法：最近最久未使用算法、最佳置換算法、FIFO算法的模擬。每種算法設計一個系統，提供一個界面，供用戶輸入訪問頁面的順序等信息，顯示根據算法所得到的結果。設計分工:該題目分為3個子題目。1、最近最久未使用算法2、最佳置換算法3、FIFO算法五．設備分派算法的模擬（3個子題目）設計目的：熟悉設備分派算法的原理。設計規定：用高級語言編寫和調試模擬實現設備分派算法的程序。設計內容：數據結構的定義：設備分派中用到的系統設備表，邏輯設備表，設備控制表，控制器控制表，通道控制表分派：請求邏輯設備，根據情況，分派相應設備，修改相應數據表，否則不分派回收：釋放邏輯設備時，釋放相應的通道、控制器、設備，并修改相應數據表設計分工:該題目分為3個子題目：1．設備分派算法系統初始化2．設備的分派算法3．設備的回收算法六．磁盤調度算法的模擬（5個子題目）設計目的：熟悉各種磁盤調度算法的原理。設計規定：用高級語言編寫和調試多個實現不同磁盤調度的程序。設計內容：實現對先來先服務算法；最短尋道時間優先算法；掃描算法；循環掃描算法；N_Step_Scan算法的模擬。每種算法設計一個系統，提供一個界面，供用戶輸入磁盤訪問的請求，顯示根據算法所得到的訪問順序。設計分工:該題目分為5個子題目：1、先來先服務算法；2、最短尋道時間優先算法；3、掃描算法；4、循環掃描算法；5、N_Step_Scan算法；七．空閑表和空閑鏈文獻存儲空間管理模擬（4個子題目）設計目的：熟悉運用空閑表和空閑鏈對空閑盤塊進行組織、分派和回收的方法。設計規定：用高級語言編寫和調試一個使用空閑表/鏈法的程序，可以實現模擬空閑盤塊的組織、分派和回收過程。設計內容：設計相應數據結構，用于描述所有空閑盤塊的組織情況；提供一個界面，供用戶輸入空閑塊分派及回收的命令；編寫多個模塊，分別用以完畢：空閑盤塊的回收與分派。如：init100//表達將100塊空閑盤塊組織起來，以備使用。get5//表達分派5塊put3//表達回收3塊規定命令執行完后，顯示分派與回收盤塊號碼以及其他信息。設計分工:該題目分為4個子題目：1、空閑表法的分派算法：2、空閑表法的回收算法。為所有空閑區建立一張空閑表，每個空閑區一個表項，涉及表項序號、第一個盤塊號、盤塊數，空閑區按起始盤塊號遞增排序。3、空閑鏈法的分派算法4、空閑鏈法的回收算法。空閑盤塊鏈、空閑盤區鏈八．成組鏈接法的模擬（4個子題目）設計目的：熟悉運用成組鏈接法對空閑盤塊的組織、分派和回收的方法和混合索引分派的文獻結構。設計規定：用高級語言編寫和調試一個模擬混合索引分派和成組鏈接法的程序，可以實現模擬混合索引分派、空閑盤塊的組織、分派和回收過程。設計內容：1、定義INODE結構，對給定的磁盤塊大小、磁盤塊號長度、磁盤空間大小、文獻大小，給出該文獻的磁盤塊占用情況。2、設計相應數據結構，用于描述所有空閑盤塊的組織情況；3、提供一個界面，供用戶輸入分派及回收的命令；編寫多個模塊，分別用以完畢：空閑盤塊的回收與分派。根據前面文獻的規定分派需要的磁盤塊，規定命令執行完后，顯示分派與回收盤塊號碼以及其他信息。設計分工:該題目分為4個子題目：1、混合索引分派2、成組連接法初始化3、成組連接法分派算法4、成組連接法回收算法。九．位示圖法的模擬（2個子題目）設計目的：熟悉運用位示圖法對空閑盤塊的組織、分派和回收的方法。設計規定：用高級語言編寫和調試一個位示圖法的程序，可以實現模擬空閑盤塊的組織、分派和回收過程。