实验单元1 进程管理
实验1.1 进程创建
- 内容：编写一段程序，使用系统调用fork( )创建两个子进程，再用系统调用signal( )让
父进程捕捉键盘上来的中断信号（即按ctrl+c键），当捕捉到中断信号后，父进程用系统调用kill( )向两个子进程发出信号，子进程捕捉到信号后，分别输出下列信息后终止： Child process 1 is killed by parent! Child process 2 is killed by parent!
父进程等待两个子进程终止后，输出以下信息后终止： Parent process is killed! - 实验要求：
(1) 运行程序并分析结果。
(2) 在程序中哪些地方分别用了系统调用fork（），wait()， kill（）和exit(), 有什么作用？
实验1.2 模拟进程调度算法
内容：实现教材中所描述的先来先服务算法，短进程优先调度算法和时间片轮转调度算法。
要求：
编写一模拟程序，实现几种常见的进程调度算法，通过对几组进程分别使用不同的调度 算法，计算进程的平均周转时间，比较算法的优劣。
实验内容：
编程实现本实验的程序，要求：
【a】编程实现进程的进程控制块，定义一个进程控制块的数据结构（PCB）应包括：
? 进程名称（ID） ? 进程需要执行时间 ? 进入就绪队列时间
? 进程执行开始时间，进程执行结束时间 ? 进程的优先级
【b】进程调度实现 先来先服务算法、短进程优先调度算法、时间片轮转调度算法。 【c】进程及相关信息从文件中读入。（读入信息包括：进入就绪时间，需要执行时间，优先级） ；模拟5个进程序列，每个序列包括10个进程 【d】时间片与时间流逝的模拟。（运行一个时间片，表示为已占用CPU时间加1，需要执行时间减1。） 【e】一组进程序列执行完毕，打印出结果信息: 按照进程的ID输出其执行序列,计算出每个进程的开始时间、 结束时间、周转时间，并为整个进程序列计算平均周转时间。 程序的计算结果按一定的格式显示在计算机屏幕上或输出到文件中。
实验1.3 多进程（线程）实现快速排序
- 内容：编多进程及多线程程序实现对10000个随机数的快速排序算法。 - 要求：
产生10000个随机数，编写一个多进程（线程）实现快速排序算法; 要求说明你的程序运行的系统资源配置，给出测试结果并对测试程序和结果做出说明. 回答用多进程实现和多线程实现体现了什么差异，产生的原因是什么？
? 实现提示:
每次数据分割后产生两个新的进程（线程）处理分割后的数据; 每个进程（线程）处理的数据小于500以后不再分割
实验单元2 存储管理
内容：
编程序模拟请求页面调度中的页面置换算法，基于同样的页面序列对比它们的命中率，观察当物理内存容量变化时算法的结果有什么不同。
要求：设页面大小为1K，用户虚存容量32K，物理内存大小从4K到32K分别进行算法测试，每次测试请给出FIFO, LRU, OPT的命中率。分析实验结果，对比三种算法性能，以及当物理内存大小变化时命中率的变化。
方法：
1. 页面序列生成：
a) 生成320条指令组成的序列，其地址顺序假定为：1）当前指令的下一条指令是顺
序执行的，概率0.5；2)下一条指令均匀分布在前地址部分，概率0.25; 3）下一条指令均匀分布在后地址部分，概率0.25; 执行下面算法直到序列长度达到320：
随机选取p∈【0，319】； iaddress[0]=? p; for (i=1;i<320;i++) {
p ? iaddress[i-1];
生成随机数r，0 else if (r<0.75) iaddress [i] ?随机选取p’∈【0，p-1】； else iaddress [i] ?随机选取p’∈【p+1,319】； } b) 将指令序列转换成页面序列：每个页面包含10个指令。 for (i=0;i<320;i++) page[i]= iaddress[i] / 10; 随机数生成函数rand(); 初始化srand(int seed); 2. 测试不同物理内存帧数（4--32）情况下FIFO, LRU, OPT的命中率 (＝ 1－ 缺页次数/ 页面序列长度)。 for(frame=4; rame<=32;frame++) { FIFO(frame);//计算并输出FIFO算法命中率 LRU(frame);//计算并输出LRU算法命中率 OPT(frame); //计算并输出OPT算法命中率 } 实验单元3 文件系统 实验目的 通过一个简化的多用户文件系统模型的设计，进一步理解unix文件系统的结构及其功能的实现。 实验内容 在LINUX环境下设计一个简单的二级文件系统，给出程序运行过程和结果。要求做到以下几点： 1、可以实现下列几条命令（至少4条）(不必写命令行解释程序，直接在main函数中调用命令的实现函数。参考后面的源码。) Login 用户登录 Dir 列文件目录 Create 创建文件 Delete 删除文件 Open 打开文件 Close 关闭文件 Read 读文件 Write 写文件 2、列目录时要列出文件名、物理地址、保护码和文件长度 3、源文件可以进行读写保护 实验准备 1、首先应确定文件系统的数据结构：主目录、子目录及活动文件等。主目录和子目录 都以文件的形式存放于磁盘，这样便于查找和修改； 2、用户创建的文件，可以编号存储于磁盘上。如file0,file1,file2??并以编号作为物理地址，在目录中进行登记。 实验指导 一、文件管理 要将文件存储在磁盘（带）上，必须为之分配相应的存储空间，这就涉及到对文件存储空间的管理；采取何种方式存储，又涉及到文件的物理结构；为了简化对文件的访问和共享，还应设置相应的用户文件描述表及文件表。 1、文件存储空间的管理 （1）文件卷的组织 UNIX中，把每个磁盘（带）看作是一个文件卷，每个文件卷上可存放一个具有独立目录结构的文件系统。一个文件卷包含许多物理块，并按块号排列如下图： 0# 1# 2# 3# ??K# K+1# ??N# 其中，0#块用于系统引导或空闲，1#为超级块(superblock)，存放文件卷的资源管理信息，如整个文件卷的盘块数、磁盘索引结点的盘块数、空闲盘块号栈及指针等。2#~K#存放磁盘索引结点。每个索引结点64B，第K+1#~N#存放文件数据。 （2）空闲盘块的组织 UNIX采用成组链接法组织空闲盘块。它将若干个空闲盘块划归一个组，将每组中所有盘块号存放在其前一组的第一个空闲盘块中，而第一组中所有空闲盘块号放入超级块的空闲盘块号栈中。 例： 超级块表 109 106 103 100 95 211 208 310 307 205 202 304 301 （3）空闲盘块的分配与回收 内核要从文件系统中分配一盘块时，先检查超级块空闲盘块号栈是否已上锁。是则调用sleep睡眠，否则将超级块中空闲盘块栈栈顶盘块号分配出去。 回收时，若空闲盘块号栈未满，直接将回收盘块编号记入空闲盘块号栈中。若回收时栈已满，须先将栈中的所有空闲盘块号复制到新回收的盘块中，再将新回收盘块的编号作为新栈的栈底块号进栈。 2、文件的物理结构 UNIX未采用传统的三种文件结构形式，而是将文件所占用盘块的盘块号，直接或间接地存放在该文件索引结点的地址项中。查找文件时，只需找到该文件的索引结点，便可直接或间接的寻址方式获得指定文件的盘块。 过程bmap可将逻辑文件的字节偏移量转换为文件的物理块号。先将字节偏移量转换为文件逻辑块号及块内偏移量，再把逻辑块号转换为文件的物理块号。 3、用户文件描述符表和文件表的管理 每个进程的U区中设置一张用户文件描述符表。只在首次打开文件时才需给出路径名。内核在该进程的用户文件描述符表中，分配一空项，取其在该表中的位移量作为文件描述符fd(file discriptor)返还给用户。当用户再次访问该文件时，只需提供fd，系统根据fd便可找到相应文件的内存索引结点。fd表项的分配由ufalloc完成。 为了方便用户对文件进行读/写及共享，系统中设置了一张文件表。每个用户在打开文件时，都要在文件表中获得一表项，其中包含下述内容： f.flag：文件标志，指示该文件打开是为了读或写； f.inode：指向打开文件的内存索引结点指针； f.offset：文件读写指针偏移值； f.count：文件引用计数。 二、目录管理 UNIX中，为了加速对文件目录的查找，将文件名和文件说明分开，由文件说明形成一个称为索引结点的数据结构，而相应的文件目录项则只由文件符号名和指向索引结点的指针