操作系統(tǒng)課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　題目： 操作系統(tǒng)課程設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 部 信息科學(xué)與工程學(xué)部 </p><p>　　學(xué)科門類 工學(xué) </p><p>

2、;　　專 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)工程 </p><p>　　學(xué) 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　年 月

3、 日</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一 基本思想1</b></p><p>　　1.1硬件工作的模擬1</p><p>　　1.1.1中央處理器的模擬1</p><p>　　1.1.2主要寄存器的模擬1&

4、lt;/p><p>　　1.1.3中斷的模擬1</p><p>　　1.1.4 時鐘的模擬1</p><p>　　1.2進程控制塊2</p><p><b>　　1.3進程調(diào)度2</b></p><p><b>　　1.4進程控制2</b></p><

5、;p>　　1.5屏幕顯示要求 ……………………………………………………………3</p><p>　　二 定義的公共變量或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（給出注釋）4</p><p>　　2.1主要公共變量4</p><p>　　2.1.1關(guān)于進程4</p><p>　　2.1.2時間片4</p><p>　　2.1.3定時器

6、4</p><p>　　2.2主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)4</p><p>　　三 各部分主要函數(shù)的過程描述6</p><p>　　3.1中央處理器的模擬6</p><p>　　3.2中斷的模擬6</p><p>　　3.3時鐘的模擬7</p><p>　　3.4 進程創(chuàng)建create8</

7、p><p>　　3.5進程阻塞block8</p><p><b>　　四 運行截圖9</b></p><p><b>　　4.1添加進程9</b></p><p>　　4.2運行進程10</p><p>　　4.3 結(jié)束進程2</p><p>

8、<b>　　五 總 結(jié)13</b></p><p><b>　　一 基本思想</b></p><p>　　1.1硬件工作的模擬</p><p>　　1.1.1中央處理器的模擬</p><p>　　用函數(shù)CPU()(該函數(shù)不能有參數(shù))模擬中央處理器。該函數(shù)主要負責(zé)解釋“可執(zhí)行文件”中的命令。<

9、;/p><p>　　x=?; 給x賦值一位數(shù)</p><p><b>　　x++; x加1</b></p><p><b>　　x--; x減1</b></p><p>　　!??； 第一個？為A,B,C中某個設(shè)備，第二個？為一位數(shù)，表示使用設(shè)備的時間；</p><p>　

10、　end. 表示進程結(jié)束，同時將結(jié)果寫入運行結(jié)果框中，其中包括進程名和最終結(jié)果。</p><p>　　CPU只能解釋指令寄存器IR中的指令。一個進程的運行時要根據(jù)進程執(zhí)行的位置，將對應(yīng)的指令存放到指令寄存器中。</p><p>　　1.1.2主要寄存器的模擬</p><p>　　用全局變量模擬重要寄存器，如CPU重要寄存器，程序狀態(tài)寄存器PSW、指令寄存器IR，程序

11、計數(shù)器PC，數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR等。</p><p>　　1.1.3中斷的模擬</p><p>　　I．中斷的發(fā)現(xiàn)應(yīng)該是硬件的工作，這里在函數(shù)CPU中加檢測PSW的方式來模擬</p><p>　　在CPU（）函數(shù)中，每執(zhí)行一條指令之前，先檢查PSW，判斷有無中斷，若有進行中斷處理，然后再運行解釋指令。CPU函數(shù)應(yīng)該不斷循環(huán)執(zhí)行的。</p><p&g

12、t;　?、颍M中斷的種類和中斷處理方式：</p><p>　　程序結(jié)束（執(zhí)行指令end形成的中斷，軟中斷）：將結(jié)果寫入運行結(jié)果框體中，其中包括運行指令的指令名和指令的值，調(diào)用進程撤銷原語撤銷進程，然后進行進程調(diào)度；</p><p>　　時間片到（當(dāng)相對始終寄存器值減到0時）：將正在運行進程的CPU現(xiàn)場保存在進程控制塊中，然后進行進程調(diào)度；</p><p>　　I/

13、O中斷（設(shè)備完成輸入輸出）：將輸入輸出完成的進程喚醒，將等待該設(shè)備的一個進程同時喚醒。</p><p>　　1.1.4時鐘的模擬</p><p>　　系統(tǒng)中的絕對時鐘和相對時鐘用全局變量模擬。絕對時鐘用來記錄進程運行后直到軟件關(guān)閉的的時間，相對時鐘用來存放進程可執(zhí)行的時間片，在進程調(diào)度時設(shè)置初值，隨系統(tǒng)時間的增值1而減值1，減到0時，發(fā)出時鐘中斷。</p><p>

14、<b>　　1.2進程控制塊</b></p><p>　　進程控制塊內(nèi)容包括進程標識符、處理機狀態(tài)信息（如主要寄存器內(nèi)容）、進程調(diào)度信息（如進程狀態(tài)、進程優(yōu)先級、進程調(diào)度所需的其他信息、阻塞原因）、進程控制信息（如進程程序和數(shù)據(jù)的地址）。本模擬系統(tǒng)最多容納10個進程塊。</p><p>　　PCB區(qū)域用數(shù)組模擬。</p><p>　　進程控制塊

15、根據(jù)內(nèi)容的不同組成不同的隊列：空白進程控制塊鏈、就緒隊列和阻塞隊列，正在運行的進程只有一個，系統(tǒng)初始時只有空白進程控制塊鏈。</p><p><b>　　1.3進程調(diào)度</b></p><p>　　1.進程調(diào)度在模擬系統(tǒng)中，采用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，時間片可設(shè)定。</p><p>　　2.進程調(diào)度函數(shù)的主要工作是：將正在運行的進程保存在該進程對應(yīng)

16、進程控制塊中；從就緒隊列中選擇一個進程；將這個進程中進程控制塊中記錄的各寄存器內(nèi)容恢復(fù)到CPU各個寄存器內(nèi)。</p><p><b>　　3.閑逛進程</b></p><p>　　建立一個閑逛進程，當(dāng)就緒對列為空時，系統(tǒng)調(diào)用該進程運行。當(dāng)有進程就緒時，就調(diào)度就緒進程運行。閑逛進程什么也不做，只是起到系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)的作用。例如windows中的idle進程。</p

17、><p><b>　　1.4進程控制</b></p><p>　　建立四個函數(shù)模擬進程創(chuàng)建、撤銷、阻塞和喚醒四個原語。</p><p>　　1.進程創(chuàng)建create</p><p>　　進程創(chuàng)建的主要工作是：</p><p>　　第一步，申請空白進程控制塊；</p><p>　

18、　第二步，申請主存空間，申請成功，裝入主存；</p><p>　　第三步，初始化進程控制塊；</p><p>　　第四步，將進程鏈入就緒隊列。</p><p>　　2.進程撤銷destory</p><p>　　進程撤銷的主要工作是：</p><p>　　第一步，回收進程所占內(nèi)存資源；</p><p

19、>　　第二步，回收進程控制塊；</p><p>　　第三步，在屏幕上顯示進程執(zhí)行結(jié)果，進程撤銷</p><p>　　3.進程阻塞block</p><p>　　進程阻塞的主要工作是：</p><p>　　第一步，保存運行進程的CPU現(xiàn)場；</p><p>　　第二步，修改進程狀態(tài)；</p><

20、p>　　第三步，將進程鏈入對應(yīng)的阻塞隊列，然后轉(zhuǎn)向進程調(diào)度。</p><p><b>　　4.進程的喚醒</b></p><p>　　進程喚醒的主要工作是將進程由阻塞隊列中摘下，修改進程狀態(tài)為就緒，然后鏈入就緒隊列。</p><p><b>　　1.5屏幕顯示要求</b></p><p>&l

21、t;b>　　屏幕顯示要求包括：</b></p><p><b>　　顯示系統(tǒng)時鐘；</b></p><p>　　顯示正在運行的進程的進程名、運行的指令、中間結(jié)果、相對時鐘內(nèi)容；</p><p>　　顯示就緒隊列中進程名；</p><p>　　顯示阻塞隊列中進程名，等待時間。</p><

22、;p>　　二 定義的公共變量或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（給出注釋）</p><p><b>　　2.1主要公共變量</b></p><p><b>　　2.1.1關(guān)于進程</b></p><p>　　三個編輯框分別對應(yīng)三個變量：</p><p>　　CString m_jcming //顯示進程

23、名</p><p>　　CString m_zhiling //顯示當(dāng)前執(zhí)行指令</p><p>　　CString m_jieguo //顯示中間結(jié)果</p><p>　　三個列表框分別對應(yīng)三個變量:</p><p>　　ClistBox m_jiuxu //就緒隊列</p><p>

24、;　　ClistBox m_zuse //阻塞隊列</p><p>　　ClistBox m_jieshu //運行結(jié)束的隊列</p><p>　　還有一個編輯框用來輸入指令:</p><p>　　CString m_shuruzhiling //得到命令文件</p><p><b>　　2.1.2時間片&

25、lt;/b></p><p>　　編輯框IDC_EDIT_shijianpian</p><p>　　對應(yīng)變量int m_timelength //時間片大小</p><p><b>　　2.1.3定時器</b></p><p>　　靜態(tài)文本框IDC_CSTATIC</p><p>　

26、　對應(yīng)變量CStatic m_cpushijian //顯示時間</p><p><b>　　2.2主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　進程控制塊PCB：</b></p><p>　　enum event_source {null,timeout,waiting,processing};//枚舉變量包含進

27、程狀態(tài)</p><p>　　enum event_type {a,b,c};//枚舉變量包含阻塞請求資源</p><p>　　typedef struct pcb</p><p><b>　　{</b></p><p>　　CString pcb_name;// 進程名</p><p>　　int

28、 pcb_no;//進程號</p><p>　　CString *command;//進程文件</p><p>　　int linesnum;//進程文件指令數(shù)</p><p>　　int current;//當(dāng)前指針</p><p>　　int result;//計算結(jié)果</p><p>　　enum event_s

29、ource event;//事件 </p><p>　　enum event_type eventtype;//阻塞事件請求的資源</p><p>　　int event_time;//使用資源時間</p><p>　　pcb *link;//pcb指針指向下一個節(jié)點</p><p>　　}pcb; </p>&

30、lt;p>　　三 各部分主要函數(shù)的過程描述</p><p>　　3.1中央處理器的模擬</p><p>　　public CPU {</p><p><b>　　解釋可執(zhí)行性指令</b></p><p>　　定義IR[4]指令寄存器，通過每四個字符串的截取來解釋可執(zhí)行指令</p><p>

31、;　　當(dāng)運行指令時，通過判斷</p><p>　　IF（指令是??？？格式）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　則進程阻塞，把進程放入阻塞隊列，</p><p><b>　　記錄阻塞時間</b></p><p><b>　　保存CPU現(xiàn)場&l

32、t;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ELSE IF（指令是i=?格式）</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　則為賦值語句</b></p><p><b>　　}<

33、/b></p><p>　　ELSE IF（指令是i++格式）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　則指令執(zhí)行加1操作，此時顯示到中間結(jié)果框體中</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ELSE IF（指令是i--格式）&

34、lt;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　則指令執(zhí)行減一操作，此時顯示到中間結(jié)果框體中</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　ELSE </b></p><p><b>　　{</b>

35、</p><p>　　則由于指令格式不符合要求，運行出錯。</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.2中斷的模擬</b></p><p><b>　　1.時間片中斷</b></p><p>　　public onTimer

36、(){</p><p>　　將執(zhí)行的進程插入到就緒隊列尾部；</p><p>　　應(yīng)保存好此進程的CPU現(xiàn)場；</p><p>　　再從就緒隊列頭部取出一個新的進程執(zhí)行；</p><p>　　調(diào)用：OnTimer(UINT nIDEvent)函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p

37、><p><b>　　2.申請設(shè)備中斷</b></p><p>　　public Block()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　將進程放入阻塞隊列中；</p><p>　　保存好此進程的CPU現(xiàn)場信息；</p><p>　　

38、再從就緒隊列頭部取出一個新的進程執(zhí)行；</p><p>　　調(diào)用：Block(PCB *pcb)函數(shù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　3.程序正常結(jié)束</b></p><p>　　public onBUTTONjieshu()</p><p&

39、gt;<b>　　{</b></p><p>　　進程正常結(jié)束，則把進程名和運行結(jié)果顯示到最終結(jié)果顯示框中；</p><p>　　再從就緒隊列頭部取出一個新的進程執(zhí)行；</p><p>　　調(diào)用：OnBUTTONjieshu()函數(shù)</p><p><b>　　} </b></p>

40、<p>　　3.3進程創(chuàng)建create</p><p><b>　　輸入指令</b></p><p>　　IF （文本域為空）</p><p><b>　　｛</b></p><p>　　命令文件有誤，請檢查或仔細閱讀幫助</p><p><b>　?。?

41、lt;/b></p><p><b>　　ELSE</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　提交給進程管理</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　在進程管理類中

42、，初始化進程控制塊PCB類</p><p>　　public class PCB</p><p><b>　　{</b></p><p>　　id 進程的標識符</p><p>　　state 進程當(dāng)前狀態(tài)， 就緒0, 執(zhí)行1, 阻塞-1.</p><p>　　name 進程的名稱 </p

43、><p>　　next 進程隊列指針 ， PCB鏈中下一個PCB的地址，當(dāng)NEXT=-1時，表示隊尾。</p><p>　　time 進程阻塞的時間</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　將進程鏈入就緒隊列</b></p><p>　　IF（判斷插入

44、的進程數(shù)是否超過10個）</p><p><b>　　{</b></p><p>　　顯示的進程名數(shù)字混亂</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　IF(非空)</b></p><p><b>　　{</b&g

45、t;</p><p>　　則把進程插入到隊列尾部</p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.4進程阻塞block</p><p>　　當(dāng)申請設(shè)備時，進行阻塞</p><p>　　public Block()</p><p><b>　　{&

46、lt;/b></p><p>　　將進程放入阻塞隊列中；</p><p>　　保存好此進程的CPU現(xiàn)場信息；</p><p>　　再從就緒隊列頭部取出一個新的進程執(zhí)行；</p><p>　　調(diào)用：Block(PCB *pcb)函數(shù)。</p><p><b>　　}</b></p>

47、<p><b>　?。?5進程的喚醒</b></p><p>　　阻塞時間結(jié)束，則進程喚醒</p><p>　　public wakeUp()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　阻塞隊列的此進程被喚醒；</p><p>　　將此進程在插

48、入到就緒隊列。 </p><p><b>　　}四 運行截圖</b></p><p><b>　　4.1添加進程</b></p><p><b>　　添加進程不能為空</b></p><p><b>　　圖 1</b></p>&l

49、t;p><b>　　添加合法的進程</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　最多添加的進程不能超過10個</p><p><b>　　圖 3</b></p><p><b>　　4.2運行進程</b></p>

50、<p>　　以添加4個進程為例，進行演示</p><p>　　點擊運行按鈕，執(zhí)行指令的全過程如下圖片：</p><p><b>　　圖 4</b></p><p>　　把五個進程插入就緒隊列，點擊運行按鈕，此時為運行的中間過程</p><p><b>　　圖 5</b></p&g

51、t;<p>　　進程執(zhí)行完畢，最終結(jié)果在結(jié)束進程一欄顯示</p><p><b>　　圖6</b></p><p>　　四個進程全部執(zhí)行完畢。</p><p><b>　　4.3 結(jié)束進程</b></p><p>　　當(dāng)按下結(jié)束按鈕后，將清空所有框體中的內(nèi)容。</p>&

52、lt;p><b>　　五 總 結(jié)</b></p><p>　　本課程設(shè)計主要是針對進程管理，在做的過程中主要是按照面向?qū)ο蟮脑O(shè)計展開的，可能有些內(nèi)容放錯了位置，與操作系統(tǒng)的原理可能有些細微的偏差。</p><p>　　由于自己頭一次編寫這么大的程序，也是第一次對操作系統(tǒng)進行模擬，對操作系統(tǒng)的原理可能理解的還不夠透徹，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，真誠的希望老師指正。</